CN1504804A - 背光模组及液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

一种液晶显示装置包括一薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)玻璃基板、一彩色滤光片(Color Filter，CF)玻璃基板、多个位于TFT玻璃基板与CF玻璃基板间的液晶分子、两分别定位于TFT玻璃基板与CF玻璃基板两侧的偏光板，以及一邻近TFT玻璃基板一侧偏光板设置的背光模组。该背光模组包括由透明材料制成的导光板、光源、光源罩、1/4波片、向上棱镜板与向下棱镜板。该向上棱镜板设置于导光板光出射面，其背向导光板一侧表面连续均匀设置有多个向上微棱镜；该向下棱镜板位于向上棱镜板微棱镜一侧，其包括一增亮膜以及一自增亮膜一体延伸的多个向下微棱镜，其与多个向上微棱镜相互啮合。

Description

背光模组及液晶显示装置

【技术领域】

本发明涉及一种背光模组以及一种应用该背光模组做为背光源的液晶显示装置。

【背景技术】

现阶段，液晶显示器因其反应快、显示品质佳、无辐射、适用于大型动画显示等优点，被广泛应用于笔记本计算机、台式计算机监视器、工作站、工业监视器、全球卫星定位系统(GPS)、个人数据处理、游戏机、可视电话、便携式VCD、DVD及其它一些便携式装置。然，液晶本身并不发光，须有光源系统为其提供显示图像所需的亮光。

请看图1，一种常用于笔记本电脑的液晶显示装置10包括一背光模组12、一薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)玻璃基板14、一彩色滤光片(Color Filter，CF)玻璃基板16、位于TFT玻璃基板14与CF玻璃基板16之间的液晶分子18以及分别定位于二者两侧的偏光板19、19’，且该两偏光板19、19’的通光方向相互垂直设置。该背光模组12为该液晶显示装置10提供所需的面光源，其包括一平板状导光板122，位于导光板122一侧的光源124与反射光源124出射光回导光板122的光源罩126，于导光板122底面设置有一系列网点(图未示)，以使光源出射光自导光板122出射面均匀出射。

光源124出射光为自然光，其由偏振方向相互垂直的P方向偏振光与S方向偏振光共同组成，当该自然光经导光板122耦合出射至偏光板19时，由于偏光板19仅允许偏振方向与其通光方向平行的部分偏振光通过，而偏振方向与其通光方向垂直的部分偏振光则全部吸收损耗，即使不考虑光源124出射光在光源罩126与导光板122中传输过程中的损耗，由于偏光板19的吸收，至少有50％的光能量被损耗，加上上述传输过程以及TFT玻璃基板14与CF玻璃基板16的吸收损耗，整个液晶显示装置10的光能利用率仅在10％不到，辉度也大打折扣。

【发明内容】

为解决背景技术中背光模组光能利用率与辉度低的缺陷，本发明提供一种光能利用率与辉度高的背光模组。

为解决背景技术中液晶显示装置光能利用率与辉度低的缺陷，本发明还提供一种应用上述背光模组做为面光源的光能利用率与辉度高的液晶显示装置。

本发明解决技术问题的技术方案是：提供一种背光模组，其包括一由透明材料制成的导光板、一光源、一光源罩、一1/4波片、一向上棱镜板与一向下棱镜板。该导光板包括一光入射面及一与光入射面相交的光出射面；该光源位于导光板光入射面一侧；该光源罩反射光源出射光入该导光板；该向上棱镜板设置于导光板光出射面一侧，其背向导光板一侧表面连续均匀设置有多个向上微棱镜；该向下棱镜板位于向上棱镜板微棱镜一侧，其包括一增亮膜(BrightnessEnhanced Film，BEF)以及一自增亮膜一体延伸的多个向下微棱镜，其与多个向上微棱镜相互啮合。

本发明液晶显示装置包括一薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)玻璃基板、一彩色滤光片(Color Filter，CF)玻璃基板、多个位于TFT玻璃基板与CF玻璃基板间的液晶分子、两分别定位于TFT玻璃基板与CF玻璃基板两侧的偏光板，该两偏光板的通光方向相互垂直设置，以及一邻近TFT玻璃基板一侧偏光板设置的背光模组。该背光模组包括一由透明材料制成的导光板、一光源、一1/4波片、一向上棱镜板与一向下棱镜板。该导光板包括一光入射面及一与光入射面相交的光出射面；该光源位于导光板光入射面一侧；该向上棱镜板设置于导光板光出射面一侧，其背向导光板一侧表面连续均匀设置有多个向上微棱镜；该向下棱镜板位于向上棱镜板微棱镜一侧，其包括一增亮膜以及一自增亮膜一体延伸的多个向下微棱镜，其与该多个向上微棱镜相互啮合。

本发明利用多个向上、向下微棱镜将自然光转化为P方向的完全线偏振光与S方向的完全线偏振光，且P方向的完全线偏振光直接自向下棱镜板透射，而S方向的完全线偏振光两次经过1/4波片而完全转化为P方向的完全线偏振光自向下棱镜板出射，光源100％被利用，且两组P方向的完全线偏振光汇合经过增透膜出射，进一步提高背光模组与液晶显示装置的出射辉度。

【附图说明】

下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。

图1是背景技术液晶显示装置的剖面图；

图2是本发明背光模组的剖面图；

图3是自然光由一种折射率介质进入到另一种折射率介质的光路示意图；

图4是本发明液晶显示装置的剖面图。

【具体实施方式】

请看图2，本发明实施方式的背光模组20包括一由透明材料制成的导光板22、一光源24、一光源罩25、一1/4波片23、一向上棱镜板26及一向下棱镜板28。导光板22包括一光入射面221及一与光入射面221相交的光出射面222与底面223，光源24位于导光板22光入射面221一侧，光源罩25反射光源24出射光入该导光板22，向上棱镜板26设置于导光板22光出射面222之上，向下棱镜板28位于向上棱镜板26背向导光板22一侧，1/4波片23设置于导光板22的底面223一侧，且其背向导光板22一侧底面232镀有反射膜。

导光板22大致成一长方体，该光入射面221垂直于底面223与光出射面222，且进一步包括第一侧面(图未示)、与第一侧面相对的第二侧面(图未示)以及与入射面222相对的第三侧面226，为使光线自出射面222均匀出射，通常于底面223设置有多个网点(图未示)，该网点可有多种型态的分布，且为提高光利用效率，于该入射面221与出射面222镀有抗反射膜以减少光能量的吸收损耗。导光板22与该光源24与光源罩25构成的光源组合成一定角度设置，使得光源组合出射至导光板22的平行光以预定的方向与位置自导光板22出射面222出射。通常，该导光板也可为一楔形体，与长方体导光板不同之处在于其底面与入射面成锐角相交。

该向上棱镜板26背向导光板22一侧表面连续均匀设置有多个向上微棱镜262，该向下棱镜板28包括一增亮膜284以及一自增亮膜284一体延伸的多个向下微棱镜282，且与多个向上微棱镜262相互啮合，于该多个向上、向下微棱镜262、282两相对表面263、283之间预留有一定间隔29，该多个向上、向下微棱镜262、282的底边长为450至550微米，高为200至250微米。当然，导光板22尺寸不同，该底边长与高的设计也有不同，视具体要求而定。

请看图3，当非偏振的自然光自一种折射率介质n₀进入到另一种折射率介质n₁时，在两种物质相接的结合面将同时发生光的反射与折射，假设入射角为θ₀、折射角为θ₁、入射介质折射率为n₀、出射介质折射率为n₁、反射光中P方向偏振光与S方向偏振光的光强反射率分别为R_p、R_s，则R_p、R_s可分别用下述公式表示：

            R_p＝{n₁/cosθ₀-n₀/cosθ₁}²/{n₁/cosθ₀+n₀/cosθ₁}²

            Rs＝{n₀/cosθ₀-n₁/cosθ₁}²/{n₀/cosθ₀+n₁/cosθ₁}²

可以得出，随着入射角θ₀的增大，S方向偏振光的光强反射率R_s总单调上升，而P方向偏振光的光强反射率R_p先是下降，在入射角θ₀到达某一特定角度θ_B时，P方向偏振光反射率降至为零，该入射角θ_B被称为布儒斯特角，可推导得出θ_B的表达公式为：

                           θ_B＝tan^-1n₀/n₁

故，当自然光以布儒斯特角θ_B入射时，反射光总是S方向的完全线偏振光，而对于折射光，包含有92％左右的P方向偏振光与8％左右的S方向偏振光。

请一并看图2，为使自导光板22光出射面222出射光以布儒斯特角θ_B入射至多个向上微棱镜263，该多个向上、向下微棱镜262、282顶角设置在125°至145°的间，最好为135°；多个向上、向下微棱镜262、282与其间空气间隔29间的折射率差在0.001至0.2之间。由此，当导光板22出射光以布儒斯特角θ_B自该多个向上微棱镜262出射至间隔29时，反射光为S方向的完全线偏振光，而折射光为P方向的部分偏振光，再由间隔29出射至该多个向下微棱镜282，S方向偏振光被继续反射，P方向偏振光被继续折射，此时，到达向下棱镜板28的光束中S方向偏振光就非常微弱，几乎为100％P方向的完全线偏振光。被多个向上、向下微棱镜262、282反射的S方向偏振光经导光板22入射至1/4波片23，经由1/4波片23底面232反射回1/4波片，S方向偏振光两次通过1/4波片23，其偏振方向被旋转90度而变成P方向上的完全偏振光反射回导光板22，经由导光板22再出射至向上棱镜板26与向下棱镜板28，该束反射回的P方向偏振光与前述折射出的P方向偏振光组合通过增亮膜284，提供液晶显示装置所需的明亮面光源。

请看图4，本发明液晶显示装置30包括一薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)玻璃基板32、一彩色滤光片(Color Filter，CF)玻璃基板33、多个位于TFT玻璃基板32与CF玻璃基板33间的液晶分子34、两分别定位于TFT玻璃基板32与CF玻璃基板33两侧的偏光板35、35’，该两偏光板35、35’的通光方向相互垂直设置，以及一邻近TFT玻璃基板32一侧偏光板35设置的背光模组20。

本发明实施方式中，该多个向上、向下微棱镜262、282间可不保留间隔29，而其间折射率差设置在0.001至0.2之间，导光板22出射光经由该多个向上微棱镜262直接进入多个向下微棱镜282，P方向偏振光被折射，S方向偏振光被反射，并经由1/4波片23转换为P方向偏振光进入多个向下微棱镜282，因此，亦可提供高效率的光能利用率，提高液晶显示装置30的辉度，实现本发明解决的技术问题。

本发明利用上、下多个微棱镜262、282将自然光转化为P方向的完全线偏振光与S方向的完全线偏振光，且P方向的完全线偏振光直接自向下棱镜板28透射，而S方向的完全线偏振光二次经过1/4波片23而完全转化为P方向的完全线偏振光自向下棱镜板28出射，光源100％被利用，且两组P方向的完全线偏振光汇合经过增亮膜284出射，进一步提高了背光模组与液晶显示装置的出射辉度。

Claims (16)

1.一种背光模组，其包括：一由透明材料制成的导光板、一位于导光板光入射面一侧的光源与一反射光源出射光入该导光板的光源罩，该导光板包括一光入射面及一与光入射面相交的光出射面与底面，其特征在于：该背光模组还包括一设置于导光板光出射面的向上棱镜板，其背向导光板一侧表面连续均匀设置有多个向上微棱镜、一位于向上棱镜板微棱镜一侧的向下棱镜板，其包括一增亮膜以及一自增亮膜一体延伸的多个向下微棱镜，以及一邻近导光板底面设置的1/4波片，该多个向上、向下微棱镜相互啮合。

2.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于该多个向上、向下微棱镜顶角在125°至145°之间。

3.如权利要求2所述的背光模组，其特征在于该多个向上、向下微棱镜的顶角为135°。

4.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于该多个向上、向下微棱镜的折射率差在0.001至0.2之间。

5.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于该多个向上、向下微棱镜的底边长为450至550微米，高为200至250微米。

6.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于该多个向上、向下微棱镜两相对表面间预留有一间隔层，该间隔层与该多个向上、向下微棱镜的折射率差在0.001至0.2之间。

7.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于该导光板为一长方体或楔形体，该底面设置有多个网点。

8.如权利要求1所述的背光模组，其特征在于该1/4波片背向导光板一侧底面镀有反射膜。

9.一种液晶显示装置，其包括一薄膜晶体管玻璃基板、一彩色滤光片玻璃基板、多个位于薄膜晶体管玻璃基板与彩色滤光片玻璃基板间的液晶分子、两分别定位于薄膜晶体管玻璃基板与彩色滤光片玻璃基板两侧的偏光板，该两偏光板的通光方向相互垂直设置，以及一邻近薄膜晶体管玻璃基板一侧的偏光板设置的背光模组，其包括一由透明材料制成的导光板，该导光板包括一光入射面及一与入射面相交的光出射面；一位于导光板光入射面一侧的光源；其特征在于：该背光模组还包括一设置于导光板光出射面的向上棱镜板，其背向导光板一侧表面连续均匀设置有多个向上微棱镜、一位于向上棱镜板微棱镜一侧的向下棱镜板，其包括一增亮膜以及一自增亮膜一体延伸的多个向下微棱镜，以及一邻近导光板底面设置的1/4波片。

10.如权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于该多个向上、向下微棱镜相互啮合，且顶角在125°至145°之间。

11.如权利要求10所述的液晶显示装置，其特征在于该多个向上、向下微棱镜的顶角为135°。

12.如权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于该多个向上、向下微棱镜的折射率差在0.001至0.2之间。

13.如权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于该多个向上、向下微棱镜的底边长为450至550微米，高为200至250微米。

14.如权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于该多个向上、向下微棱镜二相对表面间预留有一间隔层，该间隔层与该多个向上、向下微棱镜的折射率差在0.001至0.2之间。

15.如权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于该导光板为一长方体或楔形体，该底面设置有多个网点。

16.如权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于该1/4波片背向导光板一侧底面镀有反射膜。

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