CN1530713A - 光学薄片以及应用该光学薄片的lcd装置 - Google Patents

光学薄片以及应用该光学薄片的lcd装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种光学薄片和应用这种光学薄片的LCD装置。根据本发明的一种LCD装置包括：一其上显示图像的LCD面板；一发光的灯单元；一用来把来自灯单元的光均匀导入到该LCD面板的光导板；一设置在该LCD面板和该光导板之间的光学薄片。该光学薄片包括一用来把来自该光导板的光会聚到该LCD面板上的聚光层，和一粘附在该聚光层的面向该LCD面板的表面上的用来选择性透过和反射由聚光层会聚的光线的反射偏振层。通过这种配置，本发明提供了一种光学薄片和应用这种光学薄片的LCD装置，其减少了辉线，增强了亮度，而且能够防止该光学薄片皱缩。

Description

光学薄片以及应用该光学薄片的LCD装置
技术领域
本发明是关于一种光学薄片以及应用该光学薄片的一种LCD(液晶显示器)装置，特别是，关于一种辉线减少，亮度增强，以及能够防止该光学薄片皱缩的LCD装置。
背景技术
一LCD装置应用的原理是：当向液晶分子施加电压时，液晶的分子排列发生变化。该变化的分子排列引起双折射，旋光本领，光散射，等等，从而形成可视图像。换句话说，LCD装置通过控制透过液晶的光的强度来显示图像。
因为LCD装置不能自己发光，所以其需要一个光源。因此，需要一个用来照亮LCD面板的背光部件。
附图1是一个传统的LCD装置的分解截面图。如图中所示，该传统的LCD装置包括一个其上显示图像的LCD面板110，以及设置在LCD面板110后面的用来照亮LCD面板110的背光部件200。
该背光部件200包括一个用作光源的灯单元130，一个将灯单元130发出的光均匀导出的光导板120，以及多个用来增强亮度的光学薄片160。
该灯单元130设置在光导板120的侧面，从灯单元130发出的光从该光导板120的侧面进入该光导板120。进一步的，一个灯反射器140设置在该光导板120的侧面，并罩在该灯单元130上。该灯反射器140将到达该灯反射器140的光反射到光导板120中，从而减少光损耗。这里，一般使用CCFL(冷阴极管荧光灯)作为该灯单元130。
该光导板120将从灯单元130发出的光均匀导入该LCD面板110。在该光导板120的后表面形成有例如为点阵样式等的精细图案，从而将光反射到该LCD面板110。
在该光导板120的后面一般放置有一个反射器150，用来将到达该反射器150的光反射到光导板120上，从而减少光损耗。
为了减少辉线和增强亮度，大多数的光学薄片160设置在光导板120和该LCD面板110之间。光学薄片160一般包括一散射片161，一第一棱镜片162，一第二棱镜片163，等等。
该散射片161将光导板120导入的光散射，从而将光均匀传输到LCD面板110中，而不会产生不均匀的亮度。
该第一棱镜片162和第二棱镜片163顺序地设置在该散射片161的前面，其上以预定的节距间隔分别形成有大量的棱齿162a和163a。该第一和第二棱镜片162和163将散射片161散射的光线聚集到LCD面板110上，从而增强亮度。这里，该第一棱镜162上的棱齿162a和第二棱镜163上的棱齿163a相互垂直，从而在纵向上和横向上聚集该光线。一般的，该第一和第二棱镜片162和163通过在由PET(聚对苯二甲酸乙酯)制成的基层162b和163b上涂覆丙烯酸系树脂，然后在该丙烯酸系树脂上形成棱齿162a和163a的方法分别制造。
另一方面，在传统的LCD装置中，为了进一步增强亮度，还可以在该第二棱镜片163和该LCD面板110之间增加一反射偏振膜(DBEF：双重亮度增强膜)164。该反射偏振膜164使得从光导板120发出的光能反复的反射和透射，从而增强亮度。例如，从灯单元130发出的光的p波分量通过该反射偏振膜164透射到LCD面板110，而其中的s波分量从该反射偏振膜164反射到该光导板120。这里，从该反射偏振膜164反射出的光线的s波分量从该散射片161、该光导板120或者该反射器150再一次被反射。通过这种方式，该反射光的s波分量被转换成p波分量，并接着透过该反射偏振膜164，从而减少光损耗。
但是，该传统的LCD装置有如下问题。
首先，因为该棱镜片162和163是通过仅在由PET(聚对苯二甲酸乙酯)制成的基层162b和163b的一个表面上涂覆丙烯酸系树脂来制造的，因此该棱镜片162和163很容易皱缩，而且由于该棱镜片162和163与该LCD面板110之间的干涉，容易产生波纹图案。
其次，光从该光导板120的侧面进入，而该棱镜片162和163在该光导板120的侧面却产生辉线。特别的，如果该LCD装置具有一种反转棱镜片结构，那么在该光导板120的侧面更容易产生辉线。
第三，虽然该反射偏振膜164增强了亮度，但是其相当昂贵，从而增加了该LCD装置的制造成本。
发明内容
因此，本发明的一个方面是提供一种光学薄片和应用该光学薄片的LCD装置，其减少了辉线，增强了亮度，并能够防止光学薄片的皱缩。
本发明其他的方面和优点将在如下的描述中部分的阐明，将通过该描述而明显，或者可以通过本发明的实践而掌握。
本发明的前述的和其他的方面将通过提供一种LCD装置使用的光学薄片来实现，该光学薄片包括一选择性透射和反射光线的反射偏振层，以及一粘附在该反射偏振层的一个表面上的用来聚集光线的聚光层。
根据本发明的一个方面，该聚光层通过设置以预定的节距间隔平行的排列的大量棱齿来实现。
根据本发明的一个方面，该光学薄片还包括一粘附在该反射偏振层的另一个表面上的第一增强层，其用来防止该光学薄片皱缩。
根据本发明的一个方面，该光学薄片还包括一设置在该反射偏振层之间的第二增强层，其用来防止该光学薄片皱缩。
根据本发明的一个方面，在该第一增强层的表面上设置有散射部，其用来散射光线。
根据本发明的一个方面，该散射部使得透过该第一增强层的光线能具有一至少为30％的浊度值。
根据本发明的一个方面，在该反射偏振层的表面上设置有一用来散射光线的散射部。
根据本发明的一个方面，该散射部使得透过该反射偏振层的光线能具有一至少为30％的浊度值。
根据本发明的另一个方面，上述的和其他方面也可以通过提供一个LCD装置来实现，该LCD装置包括：一在其上显示图像的LCD面板，一发射光线的灯单元，一用来将灯单元发出的光均匀导入到该LCD面板的光导板，该LCD装置还包括一个设置在该LCD面板和该光导板之间的光学薄片，该光学薄片包括一将来自光导板的光聚集到LCD面板上的聚光层，以及一粘附在该聚光层的面向LCD面板的表面上的反射偏振层，该反射偏振层用来选择性的透射和反射被聚光层聚集的光线。
根据本发明的一个方面，该光学薄片的聚光层通过以预定的节距间隔平行的排列的大量棱齿来实现。
根据本发明的一个方面，该光学薄片还包括一粘附在该反射偏振层的面向该LCD面板的表面上的第一增强层，其用来防止该光学薄片皱缩。
根据本发明的一个方面，该光学薄片还包括一设置在该反射偏振层之间的第二增强层，其用来防止该光学薄片皱缩。
根据本发明的一个方面，该光学薄片还包括一设置在该反射偏振层和该聚光层之间的增强层，其用来防止该光学薄片皱缩。
根据本发明的一个方面，该光学薄片粘附在该LCD面板的面向该光导板的表面上。
根据本发明的一个方面，在该光学薄片的面向该LCD面板的表面上设置有一散射部，其用来散射光线。
根据本发明的一个方面，该光学薄片的散射部使得透过该光学薄片的光线能具有一至少为30％的浊度值。
根据本发明的一个方面，该光学薄片的棱齿是沿着该反射偏振层的一个透射轴方向形成的。
根据本发明的一个方面，在该光导板的背向该LCD面板的表面设置有大量的以预定节距间隔平行的排列的棱齿，而且该光导板上的棱齿和该光学薄片上的棱齿相互垂直。
附图说明
本发明的这些和其他的方面和优点将通过如下的结合附图对实施例的描述变得更明显和容易理解，其中：
图1是一个传统的LCD装置的截面图；
图2到图7是根据本发明的几个实施例的光学薄片的截面图；
图8是根据本发明的应用图2中所示光学薄片的第一实施例的LCD装置的截面图；
图9是根据本发明的应用图2中所示光学薄片的第二实施例的LCD装置的截面图；
图10图解说明了根据本发明的光学薄片的反射偏振层的透射轴和聚光层的棱齿。
具体实施方式
现在，详细描述本发明的实施例。附图图示了本发明的实例，在所有附图中，相同的附图标记代表相同的元件。为了说明本发明，下面参考附图描述各实施例。
如图2所示，根据本发明第一实施例的一光学薄片60包括一可选择性透射和反射光线的反射偏振层61，以及一粘附在该反射偏振层61的一个表面上的用来聚光的聚光层62。
该反射偏振层61选择性的透射和反射光线。通过将在X轴上具有相同折射率，而在Y轴上具有不同折射率的薄膜层压在一起来形成该反射偏振层61。因此，光的X轴偏振分量能够通过X轴透射，但是光的其他分量，包括Y轴偏振分量被反射。例如，从灯单元130发出的光的P波分量能透过该反射偏振层61，而S波分量在反射偏振层61上被反射。
该聚光层62粘附在该反射偏振层61的一个表面上并会聚光线。该聚光层62是通过在该反射偏振层61的一个表面涂覆丙烯酸系树脂，然后在该丙烯酸系树脂上形成大量棱齿63来形成的，其中该棱齿63以预定的节距间隔平行排列。该棱齿63形成在该聚光层62上，用来将入射光会聚到前述反射偏振层61上。在本实施例中，该棱齿63有一个三角形截面。但是，该棱齿可以是一个多边形截面，或者该棱齿63的一个边可以是圆滑的。进一步，优选地，该棱齿之间的节距是20微米-100微米以及该棱齿的倾斜角是60°-70°。
图3是根据本发明第二实施例的光学薄片的截面图。
如图中所示，根据该第二实施例的光学薄片60a包括：一选择性透射和反射光线的反射偏振层61，一粘附在该反射偏振层61的一个表面上并会聚光线的聚光层62，以及一设置在该反射偏振层61的另一个表面上用来散射光线的散射部65。这里，根据第二实施例的该反射偏振层61和该聚光层62与第一实施例中所述的相同，因此将不再重复描述。
该散射部65通过设置大量能够散射光线的微珠(bead)来实现(参见图3)。但是，该散射部65同样可以通过突起和凹陷的图案来实现。这里，优选的是该散射部65使通过该反射偏振层61的光线能具有至少为30％的浊度值。这样，该光学薄片60a能够避免由于该聚光层62引起的波纹和彩虹图案出现在该LCD装置中。
图4是根据本发明的第三实施例的光学薄片的截面图。如图中所示，根据该第三实施例的光学薄片60b包括：一选择性透射和反射光线的反射偏振层61，一粘附在该反射偏振层61的一个表面上并会聚光线的聚光层62，以及一粘附在该反射偏振层61的另一个表面上的用来防止该光学薄片60b皱缩的第一增强层64a。这里，根据第三实施例的该反射偏振层61和该聚光层62与第一实施例中所述的相同，因此将不再重复描述。
该第一增强层64a通过在该反射偏振层61的另一个表面上涂覆聚碳酸脂树脂来形成。该第一增强层64a用来防止该光学薄片60b由于仅在其反射偏振层61的一个表面上贴有聚光层62而引起的皱缩。
图5是根据本发明第四实施例的光板的截面图。如图中所示，根据该第四实施例的光学薄片60c包括：一选择性透射和反射光线的反射偏振层61，一粘附在该反射偏振层61的一个表面上用来防止该光学薄片60c皱缩的第一增强层64a，一粘附在该反射偏振层61的另一个表面上的用来防止该光学薄片60c皱缩的第二增强层64b，以及一粘附在该第二增强层64b上的用来会聚光线的聚光层62。这里，根据第四实施例的该反射偏振层61和该聚光层62以及该第一增强层64a与第三实施例中所述的相同，因此将不再重复描述。
该第二增强层64b设置在该反射偏振层61和该聚光层62之间，因此整个光学薄片60c的厚度增加了，从而能够防止该光学薄片60c皱缩。如同第一增强层64a，该第二增强层64b也是由聚碳酸脂树脂制成。
另一方面，为了散射光线，根据第三和第四实施例的每一个光学薄片60b和60c的第一增强层64a的外表面上可以设置一散射部65。该方案图示在图6中，成为根据本发明第五实施例的光学薄片60d。在图6所示的光学薄片60d中在该第一增强层64a的外表面上示例性的形成有大量作为散射部65的微珠。这里，优选的是该光学薄片板上的散射部使得通过该第一增强层64a的光线能具有至少为30％的浊度值。这样，该光学薄片60d能够避免由于该聚光层62引起的波纹和彩虹图案出现在该LCD装置中。
图7是根据本发明第六实施例的光学薄片的截面图。如图中所示，根据该第六实施例的光学薄片60e包括：一选择性透射和反射光线的反射偏振层61，一粘附在该反射偏振层61的一个表面上用来防止该光学薄片60e皱缩的增强层64c，以及一粘附在该增强层64c上用来会聚光线的聚光层62。这里，根据第六实施例的该反射偏振层61和该聚光层62与第一实施例中所述的相同，因此将不再重复描述。
该增强层64c设置在该反射偏振层61和该聚光层62之间，所以整个光学薄片60e的厚度增加了，由此防止该光学薄片60e皱缩。
进一步的，在该根据第六实施例的光学薄片60e中，在该反射偏振层61的外表面上形成一散射部65。所以，该光学薄片60e能够避免由于该聚光层62引起的波纹和彩虹图案出现在该LCD装置中。
在下文，将参考附图8描述一种根据本发明第一实施例的使用了上述光学薄片的LCD装置，其中示例性的使用根据第一实施例的光学薄片60。
根据第一实施例的一种LCD装置包括：一在其上显示图像的LCD面板10，一发光的灯单元30，一用来把灯单元30发出的光均匀导入到LCD面板10的光导板20，以及一设置在该光导板20之后、用来将到达反射器60的光线反射到该光导板20的反射器50。进一步的，该根据第一实施例的LCD装置还包括一个光学薄片60。该光学薄片60设置在该LCD面板10和该光导板20之间，并包括：一用来将来自光导板20的光会聚到LCD面板10上的聚光层62；以及一粘附在该聚光层62的面向该LCD面板10的表面上的、用来选择性透射和反射该聚光层62会聚的光线的反射偏振层61。
该LCD面板10包括：一由开关单元和像素电极形成的TFT(薄膜晶体管)阵列基底12，一彩色滤光片基底11，以及填充在该TFT阵列基底12和该色彩滤光器基底11之间的液晶(图中未示出)。一包括图像数据的电信号通过源PCB(印刷电路板)和栅极PCB传输到该TFT阵列基底12的晶体管上；在电流流过液晶的时候，液晶利用透过该光导板20的光来显示图像。进一步的，在该彩色滤光片基底11和该TFT阵列基底12的外表面分别设置有偏振片13，用来选择性的反射和吸收光线，由此增强该LCD装置的亮度。
该灯单元30设置在该光导板20的侧面，并向该光导板20发射光线。这里，该灯单元30包括CCFL(冷阴极荧光灯)，EL(电致发光)，LED(发光二极管)等。
进一步的，在该光导板20的侧面设置有一个灯反射器40，罩在该灯单元30上。该灯反射器40将到达该灯反射器40的光线反射到光导板20中去，由此减少光损耗。
该光导板20由例如为丙烯等的透明塑料材料制成，并将来自灯单元130的光线均匀导入到LCD面板10中。为了将来自灯单元30的光反射到LCD面板10中，在该光导板20的后表面上形成有精细图案，例如点阵图案等。进一步的，在该光导板20的后表面形成有按照预定的节距间隔平行排列的大量棱齿(图中未示出)，该棱齿用来将光会聚到该LCD面板10上。
该第一实施例中的光学薄片60设置在该LCD面板10和该光导板20之间。在该光学薄片60中，该反射偏振层61面向该LCD面板10，而该聚光层62面向该光导板20。进一步的，该聚光层62中的棱齿63和该光导板20中的棱齿互相垂直。这样，该从光导板20传播到该LCD面板10的光通过该聚光层62会聚，然后该会聚光被反射偏振层61部分反射和部分透射。
该反射偏振层61是通过将在X轴上具有相同折射率，而在Y轴上具有不同折射率的薄膜层压在一起形成的。因此，光线能够在对于每个薄膜折射率都一样的X轴上透射，但是不能在对于每个薄膜折射率都不一样的Y轴上透射。也就是说，由会聚层62会聚的光的X轴偏振分量能透过该反射偏振层61，但是光的其他分量，包括Y轴偏振分量被该反射偏振层61反射。例如，偏振方向与X轴平行的来自光导板20的光的P波分量，，能透过该反射偏振层61，而偏振方向与Y轴平行的S波分量，相应的被该反射偏振薄膜61反射。这里，从反射偏振层61反射出的光的S波分量被该光导板20或者该反射器50再一次反射到LCD面板10中。通过这种方式，该被反射的S波分量转换成了P波分量，然后透过该反射偏振层61，因此使光损耗最小。这里，作为透射轴的该反射偏振层61的X轴相对于该光学薄片60的纵向方向倾斜大约45°角。
另一方面，图9图示一种根据本发明第二实施例的使用上述光学薄片的LCD装置。如下文，将参考图9对该LCD装置进行描述，其中示例性的使用根据第一实施例的光学薄片60，并不再需要对其进行重复描述。
根据第二实施例的一种LCD装置包括：一在其上显示图像的LCD面板10，一发光的灯单元30，一用来把灯单元30发出的光均匀导入到LCD面板10的光导板20，以及一设置在该光导板20之后的用来将到达反射器50的光线反射到该光导板20的反射器50。进一步的，该根据第二实施例的LCD装置还包括一光学薄片60。该光学薄片60粘附在该LCD面板10上，而且包括一用来将来自光导板20的光会聚的聚光层62；以及一用来选择性透射和反射该聚光层62会聚的光线的反射偏振层61。
该LCD面板10包括一个TFT(薄膜晶体管)阵列基底12，一个彩色滤光片基底11，以及填充在该TFT阵列基底12和该彩色滤光片基底11之间的液晶(图中未示出)。进一步的，在该彩色滤光片基底11和该TFT阵列基底12的外表面分别设置有偏振片13，用来选择性的反射和吸收光线。在本实施例中，该光学薄片60粘附在设置在该TFT阵列基底12的外表面上的偏振片13的表面上，也就是说，该光学薄片60和该LCD面板10都是作为独立个体形成的。进一步的，为了减少光损耗和增强亮度，该设置在TFT阵列基底表面上的偏振片13的透射轴优选的和该光学薄片60的透射轴相平行。例如，如果该光学薄片60透过P波分量而反射S波分量，那么，该设置在TFT阵列基底表面的偏振片13也透过P波分量并吸收S波分量。
在如上所述的实施例中，聚光层62上的棱齿64是沿着光学薄片60的纵向形成的。但是，该聚光层的棱齿可以沿着该反射偏振层的透射轴方向形成。例如，如图10所示，在反射偏振层61的透射轴“A”相对于光学薄片60f的纵向成45°倾斜的情况下，该聚光层62的棱齿64相对于该光学薄片60f的纵向成45°倾斜。在这种LCD装置中，该设置在LCD面板TFT阵列基底后部表面的偏振片的透射轴与该反射偏振层61的透射轴相平行，以及该光导板的棱齿可以与该聚光层62的棱齿63相垂直。这样，能减少在LCD装置中出现波纹和彩虹图案。
在上述的实施例中，描述的是根据本发明的LCD装置中使用的是根据第一实施例的光学薄片60。但是，根据第二到第六实施例的光学薄片也可以用于本发明所述的LCD装置中。
优选地，根据前述实施例的光学薄片的增强层由例如为聚碳酸酯树脂的材料制成，这类材料不对光产生极化作用，这样能够增强亮度并减少光损耗。
如上所述，提供一种光学薄片，其包括：一个选择性的透射和反射光线的反射偏振层，以及一个粘附在该反射偏振层的一个表面上的用来会聚光线的聚光层，由此增强亮度，而且能够防止该光学薄片发生皱缩。进一步的，不需要如在传统棱片中所使用的由PET(聚对苯二甲酸乙酯)制成的基层，由此减少了生产成本。
如上所述，本发明提供了一种光学薄片和应用这种光学薄片的LCD装置，其中辉线减少了，亮度增强了，以及能够防止该光学薄片皱缩。
虽然本文展示和描述了本发明的一些实施例，但是本领域的普通技术人员将能理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行改变，其中本发明的范围由附加的权利要求和它们的等效替换物定义。

Claims (23)

1.一种用于LCD装置的光学薄片，包括：
一选择性透射和反射光线的反射偏振层；以及
一粘附在反射偏振层的一个表面上的用来会聚光线的聚光层。
2.如权利要求1所述的光学薄片，其中该聚光层通过按预定节距间隔平行排列的大量棱齿来实现。
3.如权利要求2所述的光学薄片，还包括一粘附在该反射偏振层的另一个表面上的用来防止该光学薄片皱缩的第一增强层。
4.如权利要求3所述的光学薄片，还包括一设置在该反射偏振层之间的用来防止该光学薄片皱缩的第二增强层。
5.如权利要求3所述的光学薄片，其中在该第一增强层的表面设置一用来散射光线的散射部。
6.如权利要求4所述的光学薄片，其中在该第一增强层的表面设置一用来散射光线的散射部。
7.如权利要求5所述的光学薄片，其中该散射部使得透过该第一增强层的光线能具有一至少为30％的浊度值。
8.如权利要求6所述的光学薄片，其中该散射部使得透过该第一增强层的光线能具有一至少为30％的浊度值。
9.如权利要求2所述的光学薄片，还包括一设置在该反射偏振层和该聚光层之间的用来防止该光学薄片皱缩的第三增强层。
10.如权利要求2所述的光学薄片，其中在该反射偏振层的表面上设置一用来散射光线的散射部。
11.如权利要求7所述的光学薄片，其中在该反射偏振层的表面上设置一用来散射光线的散射部。
12.如权利要求10所述的光学薄片，其中该散射部使得透过该反射偏振层的光线能具有一至少为30％的浊度值。
13.如权利要求11所述的光学薄片，其中该散射部使得透过该反射偏振层的光线能具有一至少为30％的浊度值。
14.一种LCD装置，包括一其上显示图像的LCD面板、一发光的灯单元、一用来将来自灯单元的光均匀导入到该LCD面板的光导板，该LCD装置还包括：
一设置在该LCD面板和光导板之间的光学薄片，该光学薄片包括一用来把来自该光导板的光会聚到该LCD面板上的聚光层，以及一粘附在该聚光层的面向该LCD面板的表面上的用来选择性透过和反射由聚光层会聚的光线的反射偏振层。
15.如权利要求14所述的LCD装置，其中该光学薄片的聚光层通过以预定的节距间隔平行的排列大量棱齿的方式来实现。
16.如权利要求15所述的LCD装置，还包括一粘附在该反射偏振层的面向该LCD面板的表面上的用来防止该光学薄片皱缩的第一增强层。
17.如权利要求16所述的LCD装置，还包括一设置在该反射偏振层之间的用来防止该光学薄片皱缩的第二增强层。
18.如权利要求15所述的LCD装置，还包括一设置在该反射偏振层和该聚光层之间的用来防止该光学薄片皱缩的增强层。
19.如权利要求14所述的LCD装置，其中该光学薄片粘附在该LCD面板的面向该光导板的表面。
20.如权利要求19所述的LCD装置，其中在该光学薄片的面向该LCD面板的表面上设置一用来散射光线的散射部。
21.如权利要求20所述的LCD装置，其中该光学薄片上的散射部使得透过该光学薄片的光线能具有一至少为30％的浊度值。
22.如权利要求15所述的LCD装置，其中该光学薄片的棱齿沿着该反射偏振层的透射轴的方向形成。
23.如权利要求22中所述的LCD装置，其中在该光导板的背向该LCD面板的表面设置有按照预定节距间隔平行排列的大量棱齿，而且该光导板的棱齿和该光学薄片的棱齿相互垂直。
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