CN1920636A - 棱镜片和在液晶显示器中采用的背光单元 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于执行偏振功能的棱镜片。该棱镜片包括棱镜和偏振薄膜。该偏振薄膜是通过在该棱镜上淀积第一层和第二层形成的，其中该第一层和第二层具有不同的折射率。该棱镜片包括多层的偏振薄膜，从而通过该偏振薄膜传输入射于此的光的一部分。
Description
技术领域
本发明涉及一种棱镜片和在液晶显示器中采用的背光单元。特别地，本发明涉及一种用于执行偏振分光(polarization division)功能的棱镜片和在液晶显示器中采用的背光单元。
背景技术
液晶显示器(在下文中，称为“LCD”)按照从外部施加的电压，使用液晶的通透性的变化，将从各种各样的设备输出的电信息变换为可视信息，然后使用该可视信息显示图像。由于该LCD不是自发光设备，该LCD使用从设置在其背部上的背光单元(在下文中，称为“BLU”)提供的光来显示图像。
该BLU包括直接发光型BLU，其中冷阴极荧光灯(在下文中，称为“CCFL”)被设置在LCD面板之下，和边缘发光型BLU，其中该CCFL被设置在光导板的侧面上。
图1是举例说明包括在液晶显示器中的背光单元的剖面图。在图1中，该BLU 100包括光源单元110、光导板120、反射片130和光学薄膜140。
该光源单元110包括至少一个CCFL 112和反射板114。
该CCFL 112发出具有一定波长的光。
由CCFL 112发出的光通过该反射板114和该反射片130反射，然后该反射光被经由整个光导板120均匀地散射，如图1所示。
该光学薄膜140包括散射片142、棱镜片144、保护片146和反射偏振器薄膜层(148)。
经由该光导板120散射的光经由该散射片142传输。
该散射片142散射或者聚集从该光导板120输出的光，从而经由该散射片142传输的光具有均衡的亮度，并且该BLU 100的视角被提高。
经由该散射片142传输的光的亮度被迅速地降低，因此，在该散射片142上采用该棱镜片144，以便防止亮度的降低。该棱镜片144聚集从该散射片142输出的光，从而，由该棱镜片144聚集的光的亮度在有效的视角范围内增强。
该保护片146被设置在该棱镜片144之上，以保护该棱镜片144避免灰尘等等，并且扩大由该棱镜片144变窄的视角。
设置在该光学薄膜140之上的该LCD(未示出)传输从该光学薄膜140发出的某些光。例如，P波经由该LCD传输，并且S波为该LCD所吸收。因此，在该光学薄膜140中采用该反射偏振器薄膜层148，以便利用为该LCD所吸收的该S波。
该反射偏振器薄膜层148在该光导板120的方向反射由该保护片146散射的光的S波，并且将P波提供给该LCD。在这里，该反射的S波被该光导板120或者该反射片130再次反射。在这种情况下，由该反射偏振器薄膜层148反射的S波通过被再次反射转变为包括P波和S波的光。通过该光导板120或者反射片130再次反射的光，被经由该散射片142、棱镜片144和保护片146入射给该反射偏振器薄膜层148。该BLU 100通过使用以上所述的处理过程增强从该光学薄膜140输出的光的效率。
反射偏振器薄膜层148是通过在玻璃基片上蚀刻具有预定间隔的线来制造的。但是，该间隔应该被以微小的单位形成，因此，很难在该玻璃基片上正确地蚀刻该线。因此，制造该反射偏振器薄膜层148需要很多的时间，从而，很难大规模地生产该反射偏振器薄膜层148。因此，需要不采用反射偏振器薄膜层来增强光效率的背光单元。
发明内容
本发明的一个特点是提供一种棱镜片，其通过在其上形成多层偏振层和包括其的背光能够传送入射于此的某些光。
本发明的别一个特点是提供一种不具有反射偏振器薄膜层的背光单元。
按照本发明一个实施例的棱镜片包括棱镜和偏振薄膜。该偏振薄膜是通过在该棱镜上淀积第一层和第二层形成的，其中该第一层和第二层具有不同的折射率。
在按照本发明另一个实施例的背光单元中采用的棱镜片包括棱镜和偏振薄膜。该偏振薄膜是通过在该棱镜上淀积第一层和第二层形成的，其中该第一层和第二层具有不同的折射率，并且被依次重复地层压。
在按照本发明的一个实施例的液晶显示器中采用的背光单元包括散射片和棱镜片。该散射片被形成在光导板上。该棱镜片被形成在该散射片上，并且具有多个棱镜，其中该棱镜片包括通过在该棱镜上淀积具有不同的折射率的第一层和第二层形成的偏振薄膜。
如上所述，棱镜片包括多层的偏振薄膜，从而通过该偏振薄膜传输入射于此的某些光。
另外，背光单元包括具有偏振分光功能的棱镜片，从而不需要额外的反射偏振器薄膜层。因此，降低了用于制造该背光单元的成本，并且降低了该背光单元的厚度。
附图说明
通过参考下面结合附图考虑的详细说明，本发明的上述和其他的特点和优势将变得容易地清晰可见，在附图中：
图1是举例说明包括在液晶显示器中的背光单元的剖面图；
图2是举例说明按照本发明一个实施例的包括背光单元的液晶显示器的剖面图；
图3是举例说明按照本发明一个实施例的背光单元的剖面图；
图4是举例说明图3的棱镜片的剖面图；
图5A是举例说明通常的棱镜片的剖面图；
图5B是举例说明示出取决于入射到该棱镜片的光的入射角的P波和S波的反射率图形的平面图；
图6A是举例说明示出当入射到该棱镜片的光的入射角是0°的时候P波和S波的反射率图形的平面图；和
图6B是举例说明示出当入射到该棱镜片的光的入射角高于0°的时候P波和S波的反射率变化的图形的平面图。
具体实施方式
在下文中将参考附图更详细地解释本发明的优选实施例。
图2是举例说明按照本发明一个实施例的包括背光单元的液晶显示器的剖面图。图3是举例说明按照本发明一个实施例的背光单元的剖面图。
在图2中，本发明的该液晶显示器(在下文中，称为“LCD”)包括液晶显示板(LCD板)200和背光单元202。
该LCD板200包括下偏振薄膜204、上偏振薄膜206、下玻璃基片208、上玻璃基片210、滤色器212、黑色矩阵214、像素电极216、公共电极218、液晶层220和TFT阵列222。
该滤色器212包括对应于红、绿和蓝光的子滤色器，并且当一定电压被施加于该LCD的时候，产生对应于红、绿或者蓝色的图像。
该TFT阵列222作为开关器件切换该像素电极216。
该像素电极216和该公共电极218按照从外部施加的一定电压来排列该液晶层220的液晶。
该液晶层220包括该液晶，其中该液晶被按照该像素电极216和公共电极218的电压差排列。因此，从背光单元(在下文中，称为“BLU”)202提供的光根据该液晶的排列被入射导该滤色器212。
该BLU 202被设置该LCD板200之下，并且将例如白光的光提供给该LCD板200。
在图3中，该BLU 202包括光源单元300、光导板310、反射片320和光学薄膜330。
该光源单元300被设置在该BLU 202的侧面上，并且包括至少一个冷荧光灯(在下文中，称为“CCFL”)302和反射板304。
该CCFL 302是一个发出明亮的白光的灯，但是不发散热量。
该反射板304密封该CCFL 302，并且在光导板310的方向提供从该CCFL 302发出的光，以增强该光的效率。在这里，该反射板304由具有高反射率的物质组成。此外，可以将银(Ag)涂覆在该反射板304上。
该反射片320被设置在该光导板310之下，并且在光导板310的方向反射从该CCFL 302发出的光。为了增强该反射片320的反射率，可以将银(Ag)涂覆在基底上，该基底由铝(Al)等等组成。此外，可以将钛(Ti)涂覆在该基底上，以便防止热扰度。
该光导板310被设计使得从该光源单元300提供的光被全部地反射，如图3所示。由于该CCFL 302被设置在该BLU 202的侧面上，从该CCFL 302发出的光被聚焦到该BLU 202的边缘，而没有经由其整个表面散射。因此，为了经由该BLU 202的整个的表面均匀地散射光，光导板310被形成在该BLU 202中。该光导板310由透明的丙烯酸树脂(acryl resin)，诸如聚甲基丙烯酸甲酯(poly methyl meta acrylate，在下文中，称为“PMMA”)组成。在这里，该PMMA具有高的强度，因此，不容易破裂和偏斜。此外，该PMMA是轻的，并且对可见光线具有高的透射率。该光导板310在该LCD板200的方向输出光。
该光学薄膜330包括散射片332、棱镜片334和保护片336。
该散射片332散射或者聚集从该光导板310输出的光。尤其是，该散射片332按照在该光和光导板310的法线之间的角度散射或者聚集从该光导板输出的光。
该棱镜片334在该保护片336的方向聚集通过该散射片332散射或者聚集的光的一部分，并且使用反射液晶在光导板310的方向反射其它的光。在下文中，将参考附图详细描述包括在该棱镜片334中的要素。
该保护片336被设置在该棱镜片334之上，以保护该棱镜片334避免灰尘等等，并且扩大由该棱镜片334变窄的视角。
在下文中将详细描述该LCD的发光过程。
现在参考图2，该BLU 202将其是白光的平面光提供给该LCD面板200。
随后，该TFT阵列222切换该像素电极216。
然后，具有不同幅值的电压被施加于该像素电极216和公共电极218，因此，该液晶层220被对应于红、绿和蓝色子滤色器排列。在这种情况下，从该BLU 202提供的平面光通过该液晶层220，使得该平面光的量被调整，然后，该调整的平面光被提供给该滤色器212。因此，通过合成通过红、绿和蓝色子滤色器的光显示一定图像。
在下文中将详细描述在该BLU 202中采用的该棱镜片334。
图4是举例说明图3的棱镜片的剖面图。
在图4中，该棱镜片334包括棱镜基底400、棱镜410和偏振薄膜420。
该棱镜基底400增强该棱镜板334的耐热特性和弯曲特性。
由于包括在该棱镜片334中的该棱基底400，该棱镜410可以被容易地形成。
该偏振薄膜420是通过在该棱镜410上淀积第一层422和第二层424形成的，其中该第一层422和第二层424具有不同的折射率。按照本发明的另一个实施例的该偏振薄膜420是通过依次重复地层压该第一层422和第二层424形成的，如图4所示。在这里，优选地，该第一层422由具有高的折射率的物质构成，并且该第二层424由具有低的折射率的物质构成。当然，该第一层422也可以由具有低的折射率的物质构成，并且该第二层424可以由具有高的折射率的物质构成。
该偏振薄膜420在该光导板310的方向反射通过该散射片336散射的光的一部分，并且将其它的光提供给该LCD面板200。
在下文中将详细描述该偏振薄膜420的操作。
图5A是举例说明通常的棱镜片的剖面图，图5B是举例说明示出取决于入射到该棱镜片的光的入射角的P波和S波的反射率图形的平面图。图6A是举例说明示出当入射到该棱镜片的光的入射角是0°的时候P波和S波的透射率图形的平面图，图6B是举例说明示出当入射到该棱镜片的光的入射角是高于0°的时候P波和S波的透射率变化的图形的平面图。
在图5A中，通常的棱镜片包括棱镜基底430和棱镜440。在光入射到由单一介质组成的该棱镜板的情况下，反射角度是依赖于入射角(θ)变化的。
在图5B中，P波和S波的反射率是取决于入射的角度(θ)而变化的。在该入射角(θ)大约是0°或者90°的情况下，P波的反射率基本上与S波是相同的。在该入射角(θB)是在0°和90°之间的情况下，P波的反射率降低。特别地，在对应于布鲁斯特角(θB)的入射角(θ)上P波的反射率突然地降低。当光以一个对应于该布鲁斯特角(θB)的入射角入射到该棱镜片的时候，S波的一些被在该光导板310的方向反射，并且P波的大部分被经由该棱镜片输出。换句话说，存在偏振分光现象。但是，由于由单一介质组成的该棱镜片仅仅反射S波的一些，偏振分光度(A)是低的。因此，为了增强该偏振分光功能，该偏振是通过在该棱镜410上交替地层压第一层422和第二层424形成的，如图4所示。在这种情况下，入射到该棱镜片的光的反射率可以按照导纳图原理(Admittance Diagram theory)控制。在这里，层压的数目是通过参考偏振分光度(A)设置的。
在包括多层的偏振薄膜420的棱镜片334中，该偏振分光功能取决于入射到该棱镜板334的光的入射角。在入射到该棱镜片334的光的入射角(θ1)是0°的情况下，P波的透射率与S波的透射率是相同的，如图6A所示。即，该棱镜片334不执行该偏振分光功能。在该入射角(θ1)被逐渐地增大的情况下，如图6B所示，示出P波的透射率的曲线与示出S波的透射率的曲线相比较向左移动。因此，在特定的波长区中，例如，在大约400λ到700λ的可见光区中出现该偏振分光现象。与对应于由单一介质组成的该棱镜片的偏振分光度(A)相比较，偏振分光度(B)被增强。
按照本发明一个实施例的入射到该棱镜片334的该入射角(θ1)大约是在35°和55°之间，优选是45°。
简而言之，该偏振薄膜420在该LCD面板200的方向输出由散射片336散射的光的P波，并且在该光导板310的方向反射由散射片336散射的光的S波。由该偏振薄膜420反射的S波被该光导板310或者该反射片320再次反射。在这种情况下，由该光导板310或者该反射片320再次反射的光按照光的物理特性包括P波和S波。换句话说，由该偏振薄膜420反射的该S波通过被光导板310或者反射片320再次反射变成包括P波和S波的光。
随后，该变化的光被经由该散射片332入射到该偏振薄膜420。因此，该变化的光的P波被经由该偏振薄膜420在该LCD板200的方向传输，并且该S波被在该光导板310的方向反射。
然后，该反射的光被该光导板310或者该反射片320再次反射，从而被变成包括P波和S波的光。
该BLU 202通过重复以上所述的过程增强该光的效率。
此外，由于该棱镜片334执行偏振功能以及聚集功能，不需要额外的反射偏振器薄膜层。
从本发明的该优选实施例中，注意到，可以由本领域技术人员根据以上的教导进行修改和变化。因此，应该明白，可以在由所附的权利要求的本发明的范围和精神内对本发明的特定的实施例进行变化。
Claims (7)
1.一种在背光单元中采用的棱镜片，包括：
棱镜；和
薄膜，其通过在该棱镜上淀积第一层和第二层而形成，其中该第一层和第二层具有不同的折射率。
2.根据权利要求1的棱镜片，其中该第一层是由具有高折射率的物质制成的，而该第二层是由具有低折射率的物质制成的。
3.一种在液晶显示器中采用的背光单元，包括：
散射片，其形成在光导板上；和
棱镜片，其形成在该散射片上，并且具有多个棱镜，
其中该棱镜片包括通过在该棱镜上淀积具有不同的折射率的第一层和第二层而形成的薄膜。
4.根据权利要求3的背光单元，其中该第一层是由具有高折射率的物质制成的，并且该第二层是由具有低折射率的物质制成的。
5.根据权利要求3的背光单元，其中该薄膜在该光导板的方向反射从该散射片入射的光的一部分。
6.一种在背光单元中采用的棱镜片，包括：
棱镜；和
薄膜，其通过在该棱镜上淀积第一层和第二层而形成，其中该第一层和第二层具有不同的折射率，并且被依次重复地层压。
7.根据权利要求6的棱镜片，其中该第一层是由具有高折射率的物质制成的，而该第二层是由具有低折射率的物质制成的。
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