CN2586982Y - 背光系统 - Google Patents

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余泰成
吕昌岳
陈杰良
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Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
Hon Hai Precision Industry Co Ltd
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Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
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Abstract

一种应用于液晶显示装置的背光系统，其包括由透明材料制成的导光板、光源、1/4波片、向上棱镜板与向下棱镜板。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，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

背光系统
【技术领域】
本实用新型涉及一种光源系统，尤其是关于一种应用于液晶显示装置该做为背光源的背光系统。
【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包括一背光系统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。该背光系统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。
【实用新型内容】
为解决背景技术中背光系统光能利用率与辉度低的缺陷，本实用新型提供一种光能利用率高的背光系统。
本实用新型解决技术问题的技术方案是：提供一种背光系统，其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(Brightness Enhanced 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。
本实用新型利用多个向上、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，进一步提高背光系统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实用新型进一步说明。
图1是背景技术液晶显示装置的剖面图；
图2是本实用新型背光系统的剖面图；
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；
【具体实施方式】
请看图2，本实用新型实施方式的背光系统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Rp、Rs，则Rp、Rs可分别用下述公式表示：
        Rp＝{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Rs总单调上升，而P方向偏振光的光强反射率Rp先是下降，在入射角θ0到达某一特定角度θB时，P方向偏振光反射率降至为零，该入射角θB被称为布儒斯特角，可推导得出θB的表达公式为：
                       θB＝tan-1n0/n1
故，当自然光以布儒斯特角θB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θB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θB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。
本实用新型实施方式中，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，提高背光模组20的辉度，实现本实用新型解决的技术问题。
本实用新型利用上、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 (8)

1.一种背光系统，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，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：该背光系统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所述的背光系统，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所述的背光系统，其特征在于该多个向上、向下微棱镜的顶角为135°。
3.如权利要求1所述的背光系统，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。
4.如权利要求1所述的背光系统，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。
5.如权利要求1所述的背光系统，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。
6.如权利要求1所述的背光系统，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。
7.如权利要求1之6中任意一项所述的背光系统，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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