CN1776498A - 背光单元 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可以增强LCD的亮度的背光单元。该背光单元包括：灯，用于发光；光导向板，用于导向该灯发出的光；以及光学片，设置在光导向板发出的光路上。该光学片包括：棱镜片，具有多个其顶角为钝角的棱镜；以及反射偏振膜，用于反射和透射基于偏振部件的棱镜片发出的光。

Description

背光单元

技术领域

本发明涉及液晶显示器(LCD)的背光单元。

背景技术

最近，为了代替笨重的阴极射线管(CRT)，开发了各种平板显示器。

平板显示器的例子有：液晶显示器(LCD)、场致发射显示器(FED)、等离子体显示板(PDP)、电荧光显示器(ELD)等。为了提供增强显示质量和大屏幕的平板显示器，已经进行了各种尝试。

在平板显示器中，LCD是非发光显示器件，它利用诸如灯泡的光源显示图像。

LCD的优点是尺寸小、重量轻而且功率消耗低。LCD利用注入液晶板内的液晶的光电特性显示图像。

与CRT不同，在薄膜晶体管(TFT)衬底与滤色衬底之间注入的液晶不是本身发光的发光材料，而是通过控制外部光的量发光的光吸收材料。因此，LCD需要对液晶板辐照光的背光单元。

背光单元包括：模制机架，具有容纳空间；反射片，设置在该容纳空间的基底上，以使光反射到液晶板；光导向板，设置在反射片上，用于导向光；灯单元，设置在光导向板与容纳空间的侧壁之间，用于发出光；光学片，层叠在光导向板上，用于散射光和聚光；以及上部底盘(chassis)，设置在模制机架上，以从液晶板的边缘部分到模制机架的侧边进行覆盖。

此外，在液晶板的顶部和底部分别设置顶部偏振器和底部偏振器，以透射入射光的特定偏振光。顶部偏振器发出的光和偏振器发出的光互相之间具有90°的相差。

光学片包括散射片、棱镜片以及保护片。散射片散射光，而棱镜片设置在该散射片上，用于会聚散射光，并将它发送到液晶板。保护片保护散射片和棱镜片。

图1和2分别是相关技术LCD的背光单元的棱镜片的剖视图和透视图。

参考图1和2，相关技术的棱镜片100包括：主体110，由光导向板和散射片散射的光首先入射到其上；以及多个棱镜120，具有90°的顶角，用于使散射光以固定方向传播。以带状，线性地将棱镜120设置在主体110上。

在这种LCD上，当灯单元发出的光入射到液晶板上时，发出的光的光强被衰减，同时通过光导向板和光学片。因此，实际显示在屏幕上的图像的亮度被降低到初始光源亮度的几百分之一。

即，相关技术的背光单元不能满足最近要求高亮度显示器件的趋势。

为了满足最近的趋势，多层反射偏振薄膜用作保护片，它设置在图1和2所示的棱镜片100上。

多层反射偏振薄膜透射通过棱镜片100的光中的特定偏振光，而且反射其他偏振光，因此，在棱镜片100内，可以将它变换为特定偏振光。然后，变换的特定偏振光通过多层反射偏振薄膜，因此，增加了通过底部偏振器的光量。

此时，特定偏振光是通过底部偏振器的偏振光，而且可以是纵波(P波)或者横波(S波)。与特定偏振光相反，其他偏振波可以是横波(S波)或者纵波(P波)。

这样，相关技术的背光单元再利用废弃的偏振光，从而增强了总体亮度。

然而，因为相关技术的棱镜片具有90°的棱镜顶角，所以如果棱镜片发出的大多数光垂直入射到该多层反射偏振薄膜上，则存在的问题是，透射了大量必须被多层反射偏振薄膜反射的偏振光。下面将参考图3说明该问题。

图3是示出采用多层反射偏振薄膜的背光单元的特定区域的光透射状态/反射状态的剖视图。

在图3中，仅示出棱镜片100、多层反射偏振薄膜130以及底部偏振器140。

棱镜片100设置在多层反射偏振薄膜130的下面，它具有90°的棱镜顶角，如图1和2所示。此外，还假定通过底部偏振器140的偏振光是纵波(P波)。

参考图3，通过棱镜片100的大多数光垂直入射多层反射偏振薄膜130。

即，尽管不是通过棱镜片100的所有光都垂直入射多层反射偏振薄膜130，但是在棱镜顶角是90°时，大多数光垂直入射。

如图3所示，在光垂直入射多层反射偏振薄膜130时，透射两种波(P波和S波)中的纵波。此外，还透射大量横波。

由于透射的横波不能通过液晶板的底部偏振器140，所以透射多少横波，亮度就降低多少。

此外，在这种情况下，反射横波S’的量小，因此，也减少同样多的要再利用的纵波P’的数量。因此，对增强亮度，没有显著影响。

发明内容

因此，本发明涉及一种基本克服了因为相关技术的局限性和缺陷产生的一个或者多个问题的背光单元。

本发明的目的是提供一种可以增强显示在屏幕上的图像的LCD的背光单元。通过使光以不是直角的预定角度入射到反射偏振膜上，背光该背光单元提高了特定偏振光(例如，纵波(P波))的透射率和另一个偏振光(例如，横波(S波))的反射率，从而提高背光单元再利用光的量。

在下面的说明中更详细说明了本发明的其他优点、目的和特征，因此，研究了下面的内容之后，本发明这些优点、目的和特征对于本技术领域内的普通技术人员更加显而易见，或者通过实施本发明，可以得知本发明的这些优点、目的和特征。利用本发明的书面说明及其权利要求以及附图特别指出的结构，可以实现和获得本发明的目的和其他优点。

为了实现这些目的和其他优点，而且根据本发明的用途，正如在此所实现和广泛描述的那样，提供了一种背光单元，它包括：灯，用于发光；光导向板，用于导向该灯发出的光；以及光学片，设置在光导向板发出的光路上，该光学片包括：棱镜片，具有多个其顶角为钝角的棱镜；以及反射偏振膜，用于同时反射和透射基于偏振部件的棱镜片发出的光。

根据本发明的另一个方面，提供了一种显示器件，它包括：光源；LCD板；棱镜片，设置在光源与LCD板之间，该棱镜片具有设置了线性棱镜阵列的表面；以及反射偏振膜，设置在棱镜片与LCD板之间，其中棱镜顶角大于90°而小于或者等于110°。

应理解，说明对本发明所做的一般说明和下面对本发明所做的详细说明是典型性和说明性的，而且意在进一步说明所要求的本发明。

附图说明

所包括的附图有助于进一步理解本发明，而且附图引入本说明书、构成本说明书的一部分，它示出本发明的(各)实施例，而且它与说明一起用于解释本发明原理。附图包括：

图1和2是相关技术LCD上的背光单元的棱镜片的剖视图和透视图；

图3是示出根据相关技术的棱镜片和多层反射偏振薄膜的操作的剖视图；

图4是具有根据本发明实施例的背光单元的LCD的剖视图；

图5是根据本发明实施例的背光单元的反射偏振膜上的表面反射与入射角之间关系的曲线图；

图6是示出根据本发明实施例采用亮度增强膜的背光单元上的特定区域的光透射状态/反射状态的剖视图；以及

图7是根据本发明实施例，在仅将棱镜片应用于背光单元上的情况下和将棱镜片和反射偏振膜应用于其的情况下，亮度分布与棱镜顶角之间关系的曲线图。

具体实施方式

现在，将详细说明本发明的优选实施例，附图示出其例子。在所有附图中，只要可能，就利用同样的参考编号表示同样或者类似的部分。

图4是具有根据本发明实施例的背光单元的LCD的剖视图。

参考图4，根据本发明实施例的LCD 60包括：背光单元50，用于发光；以及显示单元40，用于利用发出的光，显示图像。

背光单元50设置了：灯单元51，用于发光；以及光导向单元，用于将灯单元51发出的光导向到液晶板10。

显示单元40设置了：液晶板10；顶部偏振器30，设置在液晶板10之上；以及底部偏振器20，设置在液晶板10之下。

液晶板10包括：TFT衬底11，在其上形成电极；滤色片12；以及液晶层(未示出)，插在TFT衬底11与滤色衬底12之间。

具体地说，灯单元51包括：灯51a，用于发光；以及灯反射器51b，用于包围灯51a。灯51a发出的光入射到光导向板52上，将在下面说明光导向板52。灯反射器51b将发出的光反射到光导向板52，因此，增加了入射到光导向板52的光量。

光导向板52设置在灯单元51的一侧上，而且用于导向灯单元51发出的光。此时，光导向板52改变灯单元51发出的光路，而且将它导向到液晶板10。

此外，反射板54设置在光导向板52的下面。利用反射板54将光导向板52泄漏的光再反射到光导向板52。

光导向单元包括：反射板54、光导向板52和多个光学片53。

光学片53设置在光导向板52的上面，以提高光导向板52发出的光的效率。具体地说，光学片53包括散射片53a、棱镜片53b以及反射偏振膜53c，它们顺序层叠在光导向板52上。

散射片53a散射从光导向板52入射的光，因此，实现均匀亮度分布。在棱镜片53b上平行形成多个三角棱镜。

在该实施例中，棱镜片53b使散射片53a散射的光相对于反射偏振膜53c具有特定入射角。

尽管在图4中，棱镜片53b对着反射偏振膜53c，但是它们还可以对着光导向板52。

即，通过棱镜片53b的光以预定角度入射到反射偏振膜53c上。

为了该目的，棱镜片53b具有其顶角不是直角，而是钝角的等边棱镜，以带状排列它们。

钝角(α)是90°＜α≤110°，最优选是92°≤α≤97°。

此外，在通过棱镜片53b的光中，设置在棱镜片53b之上的反射偏振膜53c透射通过底部偏振器20的特定偏振光，而反射其他偏振光，因此，将它变换为特定偏振光，然后，透射该光。

此时，特定偏振光是通过底部偏振器20的偏振光，而且可以是纵波(P波)或者横波(S波)。与该特定偏振光相反，其他偏振光可以是横波(S波)或者横波(P波)。

反射偏振膜53c可以是多层反射偏振薄膜或者散射反射偏振膜。

多层反射偏振薄膜包括多个具有不同折射率的层，根据其偏振，它同时透射和反射。多层反射偏振薄膜包括至少位于多层反射偏振薄膜的一侧上的附加散射层。

使用多层反射偏振薄膜或者散射反射偏振膜可以使亮度增强40-70％。

在该实施例中，光在反射偏振膜53c上的入射角(β)是20°＜β＜65°，优选为20°＜β＜55°。将参考图5对此做详细说明。

图5是根据本发明实施例的背光单元的反射偏振膜上的表面反射与入射角之间关系的曲线图。

如图5所示，当光在反射偏振膜53c上的入射角(β)是0°＜β＜20°时，纵波(P波)和横波(S波)均具有低反射率，因此，它们中的大多数被透射。

相反，当光在反射偏振膜53c上的入射角是20°＜β＜65°时，纵波(P波)具有几乎为0的反射率，因此，大多数纵波被透射，而横波具有0.1至0.3的折射率，因此，大量的横波被反射。

即，当光在反射偏振膜53c上的入射角是20°＜β＜65°时，具体地说是20°＜β＜55°时，纵波(P波)被透射，而横波(S波)被反射，因此，可以充分利用上述反射偏振膜53c。

图6是示出根据本发明实施例采用亮度增强膜的背光单元上的特定区域的光透射状态/反射状态的剖视图。

在图6中，仅示出了棱镜片500、反射偏振膜530以及底部偏振器540。如上参考图3所述，设置在反射偏振膜530下面的棱镜片500的顶角是钝角。

此外，反射偏振膜530可以是多层反射偏振薄膜或者散射反射偏振膜。

下面假定通过底部偏振器540的偏振光是纵波(P波)。

参考图6，通过棱镜片500的光以不是直角的预定角度入射到反射偏振膜530上。该预定角度在20°至65°的范围内。

在光以该预定角度入射到反射偏振膜530上时，大多数纵波通过反射偏振膜530，而大多数横波被反射偏振膜530反射。

在图6中，作为反射偏振膜530的例子示出多层反射偏振薄膜。多层反射偏振薄膜包括设置在多层反射偏振膜531的两侧的散射膜532。

同时，散射膜532使光以更倾斜的角度入射到多层反射偏振薄膜531上，因此，提高了反射偏振膜530对P波的透射率和对S波的反射率。

这样，反射偏振膜530反射的横波(S’波)再被棱镜片500反射并被变换为纵波(P’波)，然后，再通过反射偏振膜530。最后，与相关技术相比，通过反射偏振膜530的纵波(P’波)的量较多。

图7是根据本发明实施例，在仅应用棱镜片的情况下和同时应用棱镜片和反射偏振膜的情况下，亮度分布与棱镜顶角之间关系的曲线图。

在图7中，假定仅应用棱镜片时的最大亮度是“1”，而同时应用棱镜片和反射偏振膜时的最大亮度是“1”。

参考图7，在仅应用棱镜片时，在棱镜顶角为90°时，获得最大亮度。同时，在同时应用棱镜片和反射偏振膜时，在棱镜顶角为95°时，获得最大亮度。

钝角(α)是90°＜α≤110°，优选为92°≤α≤97°。

通过使背光单元具有钝角棱镜顶角，可以增强透射率和反射率。

本技术领域内的技术人员明白，在本发明中可以进行各种修改和变更。因此，本发明意在涵盖本发明的各种修改和变更，只要它们落入所附权利要求及其等同限定的范围内。

Claims (11)

1.一种背光单元，包括：

灯，用于发光；

光导向板，用于导向该灯发出的光；以及

光学片，设置在光导向板发出的光路上，该光学片包括：

棱镜片，具有多个其顶角为钝角的棱镜；以及

反射偏振膜，用于反射和透射基于偏振部件的棱镜片发出的光。

2.根据权利要求1所述的背光单元，其中棱镜的顶角大于90°而小于或者等于110°。

3.根据权利要求1所述的背光单元，其中棱镜的顶角大于或者等于92°而小于或者等于97°。

4.根据权利要求1所述的背光单元，其中反射偏振膜是具有多个不同反射率的层的多层反射偏振薄膜。

5.根据权利要求4所述的背光单元，其中多层反射偏振薄膜进一步包括至少位于其一侧上的散射层。

6.根据权利要求1所述的背光单元，其中棱镜片包括主体和棱镜，对着光导向板设置该棱镜。

7.根据权利要求1所述的背光单元，其中棱镜片包括主体和棱镜，对着反射偏振膜设置棱镜。

8.一种显示器件，包括：

光源；

LCD(液晶显示器)板；

棱镜片，设置在光源与LCD板之间，该棱镜片具有设置了线性棱镜阵列的表面；以及

反射偏振膜，设置在棱镜片与LCD板之间，

其中棱镜顶角大于90°而小于或者等于110°。

9.根据权利要求8所述的显示器件，其中棱镜顶角大于或者等于92°而小于或者等于97°。

10.根据权利要求8所述的显示器件，其中反射偏振膜是具有多个不同反射率的层的多层反射偏振薄膜。

11.根据权利要求4所述的显示器件，其中多层反射偏振薄膜进一步包括至少位于其一侧上的散射层。

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