TWI490604B - 液晶顯示器 - Google Patents

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TWI490604B
TWI490604B TW098107435A TW98107435A TWI490604B TW I490604 B TWI490604 B TW I490604B TW 098107435 A TW098107435 A TW 098107435A TW 98107435 A TW98107435 A TW 98107435A TW I490604 B TWI490604 B TW I490604B
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Kang-Woo Lee
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Taek-Sun Shin
Byung-Seo Yoon
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Samsung Display Co Ltd
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Description

液晶顯示器
本發明係關於液晶顯示器。更特定言之，本發明係關於具有能夠表現高集光效率之稜鏡薄片的液晶顯示器。
本申請案依據2008年8月26日申請之韓國專利申請案第2008-83455號之優先權，該案之全部內容以引用的方式併入本文中。
近來，隨著已開發諸如行動電話、PDA(個人數位助理)、電腦及大型電視之各種電子設備，對於適用於電子設備之平板顯示器件之需求已逐漸增加。
諸如LCD(液晶顯示器)、PDP(電漿顯示面板)、FED(場發射顯示器)、VFD(真空螢光顯示器)、EPD(電泳顯示器)及其類似物之平板顯示器件已被活躍地研究。其中，LCD在大量生產、簡單驅動方案及高品質影像方面已被普遍關注。
LCD為使用液晶之光學各向異性之顯示裝置，且藉由使用電場控制液晶之透光度而顯示影像。
該種LCD包括一液晶面板以顯示影像。由於該液晶面板為非發射性器件，所以LCD額外需要一背光單元以將光供應至液晶面板。
背光單元包括諸如漫射薄片、稜鏡薄片及保護薄片之光學薄片以增加液晶面板之透光度。近來，已自背光單元移除漫射薄片或保護薄片以減少製造成本。然而，若自背光單元移除諸如漫射薄片或保護薄片之光學薄片，則不僅增加根據自導光板輸出之光之出射角的光損耗，而且可能擴展視角且可能減小亮度。因此，需要能夠藉由在不使視角降級的情況下增加亮度來提高集光效率的稜鏡薄片結構。
因此，本發明提供一種液晶顯示器，其能夠藉由在不使視角降級的情況下減少根據自導光板輸出之光之出射角的光損耗及增加亮度來增加集光效率。
在本發明之一態樣中，一液晶顯示器包含一液晶面板、一設於該液晶面板之下部之一側以輸出光的光源、一設於該光源之一側以將光導引至液晶面板的導光板，及設於導光板上方以收集光的至少一稜鏡薄片。
該稜鏡薄片包含一基座及複數個稜鏡式山形體(prism mountain)，該基座包括一前表面及一面向該前表面之後表面。該等稜鏡式山形體與基座整合地形成於基座之該後表面上。稜鏡式山形體之折射率較佳在約1.4至約1.7之範圍內。
該等稜鏡式山形體可在一方向上延伸，且可以可變方式改變延伸方向。
稜鏡式山形體中之每一者包括複數個光入射表面及一反射表面。該等光入射表面接收光。該反射表面鄰近於光入射表面以反射光。稜鏡式山形體之一垂直角在約70°至約100°的範圍內，該垂直角為形成於接近於反射表面之光入射表面與反射表面之間的角度。
該等光入射表面可具有兩個或兩個以上平面。在兩個或兩個以上平面之狀況下，光入射表面包括第一光入射表面及第二光入射表面。該第一光入射表面可連接至該第二光入射表面同時與第二光入射表面接觸。另外，第一光入射表面可經由插入於第一光入射表面與第二光入射表面之間之曲面連接至第二光入射表面。
假設在第一光入射表面與垂直於前表面穿過每一稜鏡式山形體之角點的直線之間形成的角度為θx1 ，在第二光入射表面與垂直於前表面穿過每一稜鏡式山形體之角點的直線之間形成的角度為θx2 ，且在反射表面與垂直於前表面穿過每一稜鏡式山形體之角點的直線之間形成的角度為θy ，則稜鏡式山形體滿足θx1 >θx2 及θx1 >θy 。在一實例中，角度θx2 大於或等於約0°且小於約50°，且θy 較佳在約30°至約34°之範圍內。反射表面可為具有直線形輪廓之平面，或可為具有在約30°至∞之範圍內之曲率的曲面。
稜鏡式山形體可具有各種高度。在一實例中，稜鏡式山形體具有至少兩個彼此不同之高度。若稜鏡式山形體具有兩個彼此不同之高度，則稜鏡式山形體可彼此交替對準。
稜鏡式山形體具有至少兩個彼此不同之垂直角。具有該等垂直角之稜鏡式山形體可彼此交替對準。
基座可設於具有隨機排列之彎曲圖案的其前表面處以具有不規則波紋形狀或在不同於形成於後表面上之稜鏡式山形體的圖案的延伸方向之方向上延伸的複數個突起。該等突起可具有雙凸形狀。
具有根據本發明之稜鏡薄片之液晶顯示器可最小化根據出射角之光損耗且增加亮度同時確保一足夠的視角。當使用習知稜鏡薄片時，可省略與該稜鏡薄片一起使用之漫射薄片或保護薄片，使得該稜鏡薄片在經濟方面係有利的。
因此，本發明提供一種能夠藉由在不使視角降級的情況下增加亮度來提高集光效率之稜鏡薄片及一種具有改良之亮度之高品質液晶顯示器。
當結合隨附圖式考慮時，本發明之以上及其他優點將參考以下詳細描述而變得易於顯而易見。
後文中，將參看隨附圖式描述根據本發明之實施例之液晶顯示器。在以下描述中，將螢光燈用作光源。舉例而言，該光源可使用設於液晶面板之一側之邊緣照明型光源。然而，本發明不限於此，而可包括諸如發光二極體之各種光源。
應瞭解，本發明不應限於以下實施例，而一般熟習此項技術者可在本發明之精神及範疇內進行各種改變及修改。同時，出於清楚解釋之目的，可簡化或放大展示於諧圖式中之元件。另外，貫穿諸圖式，相同參考數字用以指定相同元件。另外，基於液晶面板，出於解釋目的，光輸出所經過之方向將稱為前部或上部，且相對方向將稱為後部或下部。
圖1為展示根據本發明之一實施例之LCD 100的分解透視圖。
如圖1中所展示，LCD 100包括一液晶面板120、一模架130、一稜鏡薄片140、一導光板150、一光源160、一反射薄片170，及上蓋110與下蓋180。液晶面板120形成影像。模架130支撐液晶面板120之邊緣。稜鏡薄片140設於模架130下方。導光板150設於稜鏡薄片140下方。光源160設於導光板150之一側。反射薄片170設於導光板150下方。上蓋110及下蓋180彼此耦接以將元件收納於其中。
上蓋110具有支撐液晶面板120之前表面之邊緣的結構。上蓋110包括一曝露液晶面板120之顯示區域之顯示窗口。另外，上蓋110在其一側表面處設有一待與下蓋180耦接之螺孔(未圖示)。
液晶面板120具有矩形板形狀，其具有一較長外側及一較短外側，液晶面板120包括一第一基板121、一面向該第一基板之第二基板122，及插入於第一基板121與第二基板122之間的液晶(未圖示)。第一基板及第二基板可分別包括一薄膜電晶體及一濾色器。在此狀況下，第一基板及第二基板分別稱為薄膜電晶體基板及濾色器基板。
第一基板包括以矩陣形式彼此交叉以界定像素之複數個閘極線及資料線。薄膜電晶體形成於每一像素中之閘極線與資料線之交叉點附近。
雖然未圖示，但連接至液晶面板120之薄膜電晶體之印刷電路板可設於液晶面板120之一側。經由互連件將自印刷電路板傳輸之信號傳輸至薄膜電晶體，且薄膜電晶體根據該等信號將一電壓施加至像素，藉此驅動液晶層。
模架130設於液晶面板120之邊緣周圍。模架130大體上具有四邊形環之形式。模架130支撐液晶面板120及稜鏡薄片140。在必要時，可以一預定距離將模架130與稜鏡薄片隔開以支撐稜鏡薄片140。模架130與下蓋180耦接以將稜鏡薄片140、導光板150及光源160收納於其中。
稜鏡薄片140插入於液晶面板120與導光板150之間。稜鏡薄片140在垂直於液晶面板120之平面的方向上收集經漫射之光，使得經漫射之光垂直入射至液晶面板120之後表面。另外，稜鏡薄片140允許穿過稜鏡薄片140之光具有均勻亮度分布。稍後將描述根據本發明之一實施例之稜鏡薄片140。
在必要時，漫射薄片(未圖示)可插入於稜鏡薄片140與導光板150之間。該漫射薄片漫射於一方向上施加之光以提供均勻光亮度分布。
導光板150設於液晶面板120之後表面下方以將自光源160所發射之光導引至液晶面板120之後表面。導光板150具有一前表面及一與該前表面相對之後表面。前表面稱為出射表面(光經由該表面輸出至液晶面板120)，且後表面稱為相對表面。光散射圖案可形成於出射表面及相對表面中之至少一者上。可以各種形狀形成複數個光散射圖案。舉例而言，光散射圖案可具有在一方向上自出射表面或相對表面延伸之稜鏡式山形體形狀或雙凸形狀。另外，光散射圖案可以半球形狀或橢圓形狀經隨機定位。在一狀況下，雖然光散射圖案可較佳具有形成於導光板150之相對表面上的複數個稜鏡式山形體，使得可同時獲得光散射效率及光導引效率，但本發明並不限於該狀況。在必要時，光散射圖案可具有各種形狀。
因此，導光板150將自鄰近於光入射表面設置之光源160照射至光入射表面之光變換為平面光，以使得光均勻地傳輸至液晶面板120。
在一實例中，導光板150具有矩形形狀，其具有一較長外側(例如，水平側)及一較短外側(例如，垂直側)。
同時，根據另一實施例，導光板150可具有楔形形狀，其寬度自導光板150之一側至導光板150之另一側減小。
光源160設於導光板150之一側，且可包括一CCFL(冷陰極螢光燈)、一EEFL(外部電極螢光燈)或一LED(發光二極體)。反射薄片170設於導光板150下方。反射薄片170反射光，該光經由導光板150自光源160向下輸出至反射薄片170。
圖2為展示根據本發明之第一實施例之稜鏡薄片140的透視圖，且其為沿圖1之線II-II'所截取之視圖。
如圖2中所展示，根據本發明之一實施例之稜鏡薄片140包括一基座141，該基座141具有一前表面141a及一面向該前表面141a之後表面141b。基座141在其後表面141b處設有與基座141整合地形成之複數個稜鏡式山形體142。
稜鏡式山形體142包括接收自光源160發射之光的光入射表面144及145，及一反射經由光入射表面144及145所接收之光的反射表面143。光入射表面144與光入射表面145彼此連接，使得接近於反射表面143之光入射表面144連接至反射表面143以形成稜鏡式山形體142之一垂直角或一峰角。
參看圖1，光源160位於液晶面板120之下部之一側，且自光源160發射之光在全部方向上輻射。同時，設於光源160之一側之導光板150導引自光源160發射之光，使得光之大部分被轉遞至液晶面板120(亦即，在垂直於稜鏡薄片140之後表面141b的方向上)。然而，即使光已穿過導光板150，光之一部分仍以一關於後表面141b之銳角入射至稜鏡薄片140之後表面141b上。假設將自導光板150輸出之光與垂直於導光板150之頂面的直線之間的角度稱為導光板150之「出射角」，則導光板150之出射角可能通常小於45°。
稜鏡薄片140執行集光功能，使得未在垂直於稜鏡薄片140之方向上入射於稜鏡薄片140上的光在光穿過稜鏡薄片140之後具有約0°之出射角。已自導光板150入射至稜鏡薄片140上之光經由光入射表面144及145接收於稜鏡式山形體142內部，且接著自反射表面143反射以輸出至稜鏡薄片140之前表面141a。
較佳地，稜鏡薄片140包含透明材料，該透明材料具有在約1.4至約1.7之範圍內之折射率(n)。另外，在必要時可以各種方式調整稜鏡薄片140之稜鏡式山形體之間距。較佳地，稜鏡薄片140之稜鏡式山形體具有在約30μm至約100μm之範圍內的間距。更特定言之，在一實例中，稜鏡薄片140具有約50μm之間距。
雖然稜鏡式山形體142可在一方向上延伸，但本發明並不限於此。舉例而言，將稜鏡式山形體142可為彎曲的。當稜鏡式山形體142在一方向上延伸時，可根據輸出光之行進路徑以各種方式調整稜鏡式山形體142之延伸方向。較佳地，稜鏡式山形體142設於垂直於輸出光之行進路徑之方向上。在此狀況下，光可儘可能多地經由光入射表面144及145供應至稜鏡薄片140內，使得可獲得最高集光效率。
光入射表面144及145包括複數個平面，使得光可以各種角度入射至稜鏡薄片140上。雖然在隨附圖式中展示具有光入射表面之兩個平面之稜鏡薄片140，但本實施例不限於此。在必要時，稜鏡薄片140可具有光入射表面之至少三個平面。形成光入射表面144及145之平面彼此鄰近，且鄰近之光入射表面144及145之末端彼此連接。
後文中，當光入射表面144及145包括兩個平面時，最接近反射表面143之平面將稱為第一光入射表面144，且與反射表面143隔開且鄰近於第一光入射表面144之平面將稱為第二光入射表面145。
在根據本發明之一實施例的稜鏡薄片140中，必須最佳化形成於第一光入射表面144與第二光入射表面145之間的角度及形成於第一光入射表面與反射表面143之間的角度，使得光可在無光損耗的情況下在前進方向上充分地輸出。
後文中，垂直於前表面141a穿過稜鏡式山形體142之角點的直線將稱為「垂直直線」。假設形成於第一光入射表面144與垂直直線之間的角度為θx1 ，形成於第二光入射表面145與垂直直線之間的角度為θx2 ，且形成於反射表面143與垂直直線之間的角度為θy ，角度θx1 大於θx2 。此表示第一入射表面144及第二入射表面145可不被製備為一單一平面，而向外突出。
形成於第一光入射表面144與基座141之前表面141a之間的角度小於形成於第二光入射表面145與基座141之前表面141a之間的角度，使得第一光入射表面144可收集以一較大出射角自導光板150輸出之光，且第二光入射表面145可收集以一較小出射角自導光板150輸出之光。因此，當與使用單一平面之光入射表面相比較時，藉由本揭示案可收集以各種角度輸出之光，同時最小化光損耗。
在此狀況下，第一光入射表面144與反射表面143之間的角度(θx1 +θy )(亦即，垂直角)較佳在約70°至約100°之範圍內。換言之，θx1 與θy 之和在約70°至約100°之範圍內。詳言之，當使用具有在約1.4至約1.7之範圍內之折射率的稜鏡薄片140時，該垂直角成為允許待經由第一光入射表面144及第二光入射表面145入射及自反射表面143反射之光經由稜鏡薄片140之前表面141a輸出，同時最小化光損耗的最佳角度。若第一光入射表面144與反射表面143之間之垂直角小於約70°或大於約100°，則光損耗可能增加。
角度θx1 與θy 之和可具有在約70°至約100°之範圍內的各種值。在此狀況下，角度θx1 較佳大於角度θy (亦即，θx1 >θy )，且角度θy 較佳在約30°至約34°之範圍內。若稜鏡薄片140之稜鏡式山形體142具有角度θy 之單一值，則角度θy 更佳為約31.5°。角度θx1 可根據角度θy 改變，且在一實例中角度θx1 可在約36°至約70°之範圍內。
角度θy 對應於能夠反射入射至稜鏡式山形體142之光且接著將儘可能多的光輸出至稜鏡薄片140之基座141之前表面141a的角度，且對應於使光能夠被收集而使得輸出至前表面141a之光具有約0°之出射角的角度。若角度θy 不在適當範圍內，則光輸出之出射角偏移至+90°內或-90°。下文將參看圖13描述其實驗結果。若θy 不對應於以上角度範圍，則入射至第一光入射表面144及第二光入射表面145且輸出至前表面141a同時自反射表面143反射之光的量減少，且自稜鏡薄片140下方之稜鏡式山形體142輸出同時經由反射表面143折射之光的量增加。
在此狀況下，較佳地，第二光入射表面145與垂直直線之間之角度θx2 較佳大於或等於約0°且小於約50°。更佳地，角度θx2 在5°至10°之範圍內。此有助於收集具有自導光板150之較小出射角之光(例如，具有在約30°至約70°之範圍內之出射角的光)。
圖4A至圖7E為展示根據習知技術及本發明之一實施例之對根據光自導光板150之出射角之集光效率之模擬的照片。圖4A至圖7E之稜鏡式山形體的形狀展示於圖3A至圖3D中，且所使用之稜鏡薄片之所有稜鏡式山形體具有約50μm的間距。為解釋之便利起見，圖3A至圖3D除稜鏡薄片之基座外僅展示一稜鏡式山形體。然而，應注意，該稜鏡薄片實務上包括複數個稜鏡式山形體。後文中，出於解釋目的，將展示於圖3A至圖3D中之稜鏡式山形體之形狀分別指定為第一結構至第四結構。
在第一結構中，假設光入射表面與垂直於稜鏡薄片之前表面穿過稜鏡式山形體之角點的直線之間的角度為θx ，且反射表面與垂直於稜鏡薄片之前表面穿過稜鏡式山形體之角點的直線之間的角度為θy ，角度θx 為約32.8°，且角度θy 為約34°。
圖4A至圖4E為展示當光自導光板之出射角分別為約85°、約74°、約65°、約55°及約45°時對基於具有三角形形狀之稜鏡式山形體的稜鏡薄片之集光效率之模擬的照片，該稜鏡式山形體具有根據習知技術之第一結構。
在第二結構中，假設光入射表面與垂直於稜鏡薄片之前表面穿過稜鏡式山形體之角點的直線之間的角度為θx ，且反射表面與垂直於稜鏡薄片之前表面穿過稜鏡式山形體之角點的直線之間的角度為θy ，角度θx 為約10°，且角度θy 為約34°。
圖5A至圖5E為展示當光自導光板之出射角分別為約85°、約74°、約65°、約55°及約45°時對基於具有稜鏡式山形體的稜鏡薄片之集光效率之模擬的照片，該稜鏡式山形體具有根據習知技術之第二結構。
在第三結構中，假設光入射表面與垂直於稜鏡薄片之前表面穿過稜鏡式山形體之角點的直線之間的角度為θx ，且反射表面與垂直於稜鏡薄片之前表面穿過稜鏡式山形體之角點的直線之間的角度為θy ，角度θx 為約50°，且角度θy 為約31.5°。
圖6A至圖6E為展示當光自導光板之出射角分別為約85°、約74°、約65°、約55°及約45°時對基於包括稜鏡式山形體之稜鏡薄片的集光效率之模擬的照片，該稜鏡式山形體具有類似於本發明之一實施例之結構的第三結構。如圖6A至圖6E中所展示，使用單一光入射表面。
在第四結構中，根據本發明之第一實施例之稜鏡式山形體具有約81.5°之角度。詳言之，稜鏡式山形體具有約50°之角度θx1 、約31.5°之角度θy 及約10°之角度θx2 。
圖7A至圖7E為展示當光自導光板150之出射角分別為約85°、約74°、約65°、約55°及約45°時對基於具有稜鏡式山形體142之稜鏡薄片140的集光效率之模擬的照片，該稜鏡式山形體142具有根據本發明之一實施例的第四結構。
參看圖4A至圖5E，當藉由使用具有表示習知稜鏡薄片之結構的第一結構或第二結構之稜鏡式山形體收集光時，且當光自導光板之出射角變得小於或等於約60°時，光之一部分在稜鏡薄片之後表面方向上輸出而非輸出至稜鏡薄片之前表面。因此，可能引起光損耗。如圖4A至圖4E中所展示，當光自導光板之出射角為約55°或約45°時，可觀測到經由稜鏡薄片向下輸出之光。如圖5E中所展示，當光自導光板之出射角為約45°時，可觀測到經由稜鏡薄片向下輸出之光。
另外，參看展示第三結構之圖6A至圖6E，當光自導光板之出射角小於或等於65°時，可偵測到大量經由稜鏡薄片向下輸出之光，使得可觀測到光損耗。此係因為光入射表面相對於垂直於稜鏡式山形體之後表面及角點之直線的角度為約50°，使得無法有效收集具有自導光板之小出射角的光。
相比之下，參看展示根據本發明之第一實施例的第四結構之模擬結果的圖7A至圖7E，經由稜鏡薄片140向下輸出之光很少關於所有角度存在。因此，很少引起光損耗。此係因為具有不同角度之第一光入射表面144及第二光入射表面145經形成以收集自導光板150以不同角度接收之所有光。
圖8A至圖8E為展示當不使用稜鏡薄片時之光分布模擬及當光已穿過具有第一結構至第四結構之稜鏡薄片時之光分布模擬的視圖。展示於圖8A至圖8E中之光分布模擬的結果經由圖9之曲線圖展示。光分布模擬使用根據左-90°至右+90°之範圍內之角度的各種灰度階展示光之強度。
參看圖8A至圖8E及圖9，圖8A展示當不使用稜鏡薄片時之光分布模擬，且展現大部分光在+90°之方向上輸出。相比之下，圖8B至圖8D展示光在光分布模擬之中心(亦即，在約0°之方向上)輸出，且展現光在強度上表現微小差別。如圖9中所展示，水平軸表示自導光板輸出之光的角度，且垂直軸表示光之相對亮度比率。
參看圖9，當不使用稜鏡薄片時，具有約60°或60°以上之出射角之光的強度相對而言非常高。應注意，實務上，具有大體90°之出射角之光的強度係高的。隨著出射角逐漸增加，關於液晶面板之後表面之入射角減小，使得亮度減小。
相比之下，當使用具有第一結構至第四結構之稜鏡薄片時，來自導光板之具有約0°的出射角之光的強度歸因於自稜鏡薄片得出之集光效率而增加。
當比較具有第一結構至第四結構之稜鏡薄片之亮度位準時，具有第一結構至第四結構之稜鏡薄片分別具有100.0%、102.6%、100.3%及120.7%之亮度(假設當不使用稜鏡薄片時亮度為100.0%)。換言之，當與具有根據相關技術之第一結構及第二結構的稜鏡薄片或具有有一光入射表面之第三結構的稜鏡薄片(其類似於本發明之稜鏡薄片)相比較時，根據本發明之第一實施例的亮度增加約20%。
另外，藉由將圖13之曲線變換為正規分布之曲線獲得的半強度角在第一結構中為約20°，在第二結構中為約34°，在第三結構中為約18°且在第四結構中為約20°。半強度角表示出射角之50%。因此，第一結構至第四結構之光可產生類似視角。
換言之，具有根據本實施例之第四結構的稜鏡薄片具有等同於具有習知結構之稜鏡薄片之半強度角的半強度角。因此，即使根據本實施例之稜鏡薄片具有等同於習知稜鏡薄片之半強度角的半強度角，亮度仍增加約20%。
如以上所描述，根據本發明之實施例的稜鏡薄片將根據出射角之光損耗最小化，充分確保視角且增加亮度。因此，當使用根據本發明之實施例的該種稜鏡薄片時，與習知稜鏡薄片一起使用之漫射薄片或保護薄片得以移除，使得根據本發明之實施例的稜鏡薄片至少在成本方面係有利的。
當與具有窄垂直角範圍之習知稜鏡薄片的產品良率相比較時，具有以上垂直角範圍之稜鏡薄片改良製造過程中之產品良率。當製造稜鏡薄片時，在具有對應於稜鏡薄片之稜鏡式山形體之雕刻部分的壓板設於稜鏡薄片材料之上且經壓縮之後，分離該壓板與所得結構。因此，若擴大垂直角，則稜鏡薄片可容易地與用於稜鏡薄片之圖案的壓板分離，且減少對稜鏡式山形體之垂直角的任何損害。
後文中，將描述本發明之各種另外實施例，且為了避免冗餘，將僅描述該等實施例之具有不同於第一實施例之特徵的特徵之部分。
圖10為展示根據本發明之第二實施例之稜鏡薄片之一部分的剖視圖。出於解釋目的，省略稜鏡薄片之基座，且在圖10中僅展示一單一稜鏡式山形體，雖然通常提供基座。
根據本發明之第二實施例的稜鏡薄片包括一連接至反射表面243之第一光入射表面244，及一第二光入射表面245，第一光入射表面244及第二光入射表面245包括一平面，且在該兩者之間插入一曲面246。
曲面246之兩個相對末端連接至第一光入射表面244之一末端及第二光入射表面245之一末端，使得兩個光入射表面244及245彼此連接。因此，具有各種角度且尚未入射至第一光入射表面244及第二光入射表面245上之光經由曲面246另外入射至稜鏡薄片上。詳言之，由於具有關於第一光入射表面244及第二光入射表面245之一臨限角或大於臨限角之光的一部分經由曲面246入射，所以可儘可能多地減少光損耗。
圖11為展示根據本發明之第三實施例之稜鏡薄片的剖視圖。
根據本發明之第三實施例之稜鏡薄片具有有一曲面之反射表面343。反射表面343具有在約30°至∞之範圍內之曲率。當與具有平面之反射表面相比較時，具有曲面之反射表面343可以各種角度反射光。因此，自反射表面343折射及傳輸(而非反射)之光的量得以減少，使得可提高集光效率。根據本實施例，第一光入射表面344及第二光入射表面345具有一平面，且彼此鄰近，同時類似於第二實施例，在該兩者之間插入曲面346，然而，類似於第一實施例之結構，第一光入射表面344可直接連接至第二光入射表面345而不使用曲面346。
根據另一實施例，使用各種稜鏡薄片使得其複數個稜鏡式山形體具有形成於鄰近反射表面之光入射表面與反射表面之間的兩個或兩個以上垂直角。
圖12為展示根據本發明之第四實施例之包括複數個稜鏡式山形體之稜鏡薄片的剖視圖，該等稜鏡式山形體具有兩個不同垂直角且交替對準。如圖12中所展示，根據本實施例，稜鏡式山形體之垂直角具有彼此不同之兩個角度θ1 及θ2 。雖然圖12展示交替對準具有不同垂直角之稜鏡式山形體，但本發明不限於此。在必要時，該等稜鏡式山形體可具有兩個以上不同垂直角，且可以各種方案重複排列或隨機排列。
包括具有不同垂直角之稜鏡式山形體的稜鏡薄片具有大於包括具有單一角度之稜鏡式山形體的稜鏡薄片之半強度角的半強度角，使得可改良視角。
圖13為展示已穿過包括具有單一角度之稜鏡式山形體的稜鏡薄片之光的光分布模擬之結果的曲線圖。該曲線圖之水平軸表示自導光板輸出之光的出射角，且該曲線圖之垂直軸表示光之相對強度。在此狀況下，藉由在稜鏡式山形體中分別將角度θx1 及θx2 固定至約50°及約10°且將角度θy1 改變至30.0°、31.3°、32.0°，33.7°或34.0°來觀測相對強度。如以上所描述，當改變角度θy1 時，輸出至稜鏡薄片之前表面之光的角度改變。隨著θy1 增加，光之角度自-90°近似至+90°。然而，如圖13中所展示，具有單一垂直角之稜鏡薄片具有約13°的半強度角，且此約13°之半強度角可能窄於使用液晶面板所需要之約13°的半強度角。
因此，根據本發明，可藉由組合兩個或兩個以上不同垂直角而改良視角。圖14為展示曲線a、曲線b及曲線c之曲線圖，曲線a及曲線b表示包括具有約31.3°或約33.7°之單一角度(θy )的稜鏡式山形體之稜鏡薄片中的光輸出模擬，且曲線c表示包括具有約31.3°及約33.7°之兩個垂直角的稜鏡式山形體之稜鏡薄片中的光輸出模擬。曲線c表示具有約31.3°及約33.7°之兩個垂直角的稜鏡式山形體以1:1之比率交替彼此對準的狀況。出於參考，曲線d表示具有約32°之單一垂直角之稜鏡薄片的光輸出模擬。
如圖14中所展示，在針對交替具有兩個垂直角之稜鏡式山形體的曲線c中，半強度角對應於17°或17°以上，使得可改良視角。
可經由以上方法調整稜鏡式山形體之垂直角，使得將整個出射角分布調整至所要形式，從而可改良視角。
圖15為展示根據本發明之第五實施例之稜鏡薄片的剖視圖。根據本發明之第五實施例，稜鏡式山形體具有兩個或兩個以上不同高度。可以可變方式調整稜鏡式山形體之高度。換言之，稜鏡式山形體之高度可具有重複值或隨機值。
根據本實施例，如圖15中所展示，稜鏡式山形體經製造以具有各種高度，使得稜鏡薄片均勻地與設於稜鏡式山形體之下部處的導光板150接觸以增加光均勻性。否則，當稜鏡式山形體具有單一高度時，稜鏡式山形體之一部分可能黏附在導光板150上，其可能減少導光板150與稜鏡薄片之間的光均勻性。
圖16為展示根據本發明之第六實施例之稜鏡薄片的透視圖。根據本發明之第六實施例，彎曲圖案447隨機地排列於稜鏡薄片之前表面440上且為不規則凹凸形狀。彎曲圖案447將穿過稜鏡薄片之光的散射程度控制在預定範圍內。
在根據本發明之第六實施例之稜鏡薄片中，在不同於一方向之方向上延伸之複數個突起另外設於基座之前表面440上。
圖17展示根據本發明之第七實施例之稜鏡薄片，該稜鏡薄片包括一設於其前表面540處的基座，該前表面540具有在與一方向相對之方向上延伸的突起547。突起547可在不同於形成於稜鏡薄片之後表面上的稜鏡式山形體之延伸方向的方向上自稜鏡薄片之前表面540延伸。自稜鏡薄片之前表面540延伸的突起547可具有呈多邊形(諸如三角形或矩形)之形狀的輪廓，另外，突起547可經組態以具有圓形形狀或橢圓形狀之一部分。舉例而言，突起547可具有雙凸形狀。雙凸形狀之延伸方向可垂直於稜鏡式山形體之排列方向。另外，突起547可具有諸如三角形輪廓或矩形輪廓之多邊形輪廓以及雙凸形狀。
稜鏡薄片可具有呈雙凸形狀之突起，使得該等突起將穿過稜鏡薄片之光的散射程度調整在預定範圍內。
另外，可將突起547製備為具有球形形狀或橢圓形狀之複數個壓紋圖案。該等壓紋圖案可均勻地或隨機地形成。
圖18展示根據本發明之第八實施例之稜鏡薄片640，該稜鏡薄片640具有隨機排列之半球壓紋圖案647。參看圖18，半球圖案647可隨機地排列於稜鏡薄片640之基座的前表面上。
雖然已描述本發明之實施例，但應瞭解，本發明不應限於此等實施例，而一般熟習此項技術者可在如後文所主張的本發明之精神及範疇內進行各種改變及修改。
100．．．LCD
110．．．上蓋
120．．．液晶面板
121．．．第一基板
122．．．第二基板
130．．．模架
140．．．稜鏡薄片
141．．．基座
141a．．．前表面
141b．．．後表面
142．．．稜鏡式山形體
143．．．反射表面
144．．．第一光入射表面
145．．．第二光入射表面
150．．．導光板
160．．．光源
170．．．反射薄片
180．．．下蓋
243．．．反射表面
244．．．第一光入射表面
245．．．第二光入射表面
246．．．曲面
343．．．反射表面
344．．．第一光入射表面
345．．．第二光入射表面
346．．．曲面
440．．．前表面
447．．．彎曲圖案
540．．．前表面
547．．．突起
640．．．稜鏡薄片
647．．．半球壓紋圖案/半球圖案
圖1為示意性地展示根據本發明之一實施例之LCD的分解透視圖；
圖2為展示根據本發明之第一實施例之稜鏡薄片的剖視圖，且其為沿圖1之線II-II'所截取之視圖；
圖3A至圖3C為展示根據相關技術之稜鏡式山形體之第一結構至第三結構的剖視圖，且圖3D為展示根據本發明之一實施例的稜鏡式山形體之第四結構的剖視圖；
圖4A至圖4E為展示當光自導光板之出射角分別為約85°、約74°、約65°、約55°及約45°時對基於具有等邊三角形形狀之稜鏡式山形體的稜鏡薄片之集光效率之模擬的照片，該稜鏡式山形體具有根據習知技術之第一結構；
圖5A至圖5E為展示當光自導光板之出射角分別為約85°、約74°、約65°、約55°及約45°時對基於具有三角形形狀之稜鏡式山形體的稜鏡薄片之集光效率之模擬的照片，該稜鏡式山形體具有根據習知技術之第二結構；
圖6A至圖6E為展示當光自導光板之出射角分別為約85°、約74°、約65°、約55°及約45°時對基於具有稜鏡式山形體之稜鏡薄片的集光效率之模擬的照片，該稜鏡式山形體具有類似於本發明之一實施例之結構的第三結構；
圖7A至圖7E為展示當光自導光板之出射角為約85°、約74°、約65°、約55°或約45°時對基於具有稜鏡式山形體之稜鏡薄片的集光效率之模擬的照片，該稜鏡式山形體具有根據本發明之一實施例的第四結構；
圖8A至圖8E為展示當不使用稜鏡薄片時及當光已穿過具有第一結構至第四結構之稜鏡薄片時之光分布模擬的視圖；
圖9為展示圖8A至圖8E之光分布模擬之結果的曲線圖；
圖10為展示根據本發明之第二實施例之稜鏡薄片之一部分的剖視圖；
圖11為展示根據本發明之第三實施例之稜鏡薄片的剖視圖；
圖12為展示根據本發明之第四實施例之稜鏡薄片的剖視圖；
圖13為展示當光已穿過包括具有單一角度之稜鏡式山形體之稜鏡薄片時的光分布模擬之結果的曲線圖；
圖14為展示曲線a、曲線b，曲線c及曲線d之曲線圖，曲線a及曲線b表示對包括具有約31.3°或約33.7°之單一角度θy 的稜鏡式山形體之稜鏡薄片的光輸出模擬，曲線c表示對包括具有約31.3°及約33.7°之兩個垂直角的稜鏡式山形體之稜鏡薄片的光輸出模擬，且曲線d表示對具有約32°之垂直角之稜鏡薄片的光輸出模擬；
圖15為展示根據本發明之第五實施例之稜鏡薄片的剖視圖；
圖16為展示根據本發明之第六實施例之稜鏡薄片的透視圖；
圖17為展示根據本發明之第七實施例之稜鏡薄片的透視圖；及
圖18為展示根據本發明之第八實施例之稜鏡薄片的透視圖。
100．．．LCD
110．．．上蓋
120．．．液晶面板
121．．．第一基板
122．．．第二基板
130．．．模架
140．．．稜鏡薄片
150．．．導光板
160．．．光源
170．．．反射薄片
180．．．下蓋

Claims (9)

  1. 一種液晶顯示器，其包含：一液晶面板；一光源，其設於該液晶面板之一下部之一側以輸出光；一導光板，其設於該光源之一側以將該光導引至該液晶面板；及至少一稜鏡薄片，其設於該導光板之上以收集該光，其中該稜鏡薄片包含：一基座，其包括一前表面及一面向該前表面之後表面；及複數個稜鏡式山形體，其與該基座整合地形成於該基座之該後表面上，該複數個稜鏡式山形體中之每一者包含複數個光入射表面以接收光；及一反射表面，其鄰近於該複數個光入射表面中之一者以反射該光，其中該至少一稜鏡式山形體包含第一光入射表面及第二光入射表面，在該第一光入射表面與一垂直於該前表面穿過每一稜鏡式山形體之一角點的直線之間形成的一角度為θx1 ，在該第二光入射表面與垂直於該前表面穿過每一稜鏡式山形體之該角點的該直線之間形成的一角度為θx2 ，且該θx1 在一約36°至約70°的範圍內，且該θx2 在一約5°至約10°的範圍內。
  2. 如請求項1之液晶顯示器，其中該複數個稜鏡式山形體在一方向上延伸。
  3. 如請求項1之液晶顯示器，其中該第一光入射表面經由一插入於該第一光入射表面與該第二光入射表面之間的曲面連接至該第二光入射表面。
  4. 如請求項1之液晶顯示器，在該反射表面與垂直於該前表面穿過每一稜鏡式山形體之該角點的該直線之間形成的一角度為θy ，θx1 >θx2 ，且θx1 >θy 。
  5. 如請求項4之液晶顯示器，其中θy 在一約30°至約34°之範圍內。
  6. 如請求項1之液晶顯示器，其中該反射表面為一曲面。
  7. 如請求項1之液晶顯示器，其中該等稜鏡式山形體中之每一者具有一在一約1.4至約1.7之範圍內的折射率。
  8. 如請求項1之液晶顯示器，其中該複數個稜鏡式山形體具有至少兩個彼此不同之高度。
  9. 如請求項1之液晶顯示器，其中該複數個稜鏡式山形體具有至少兩個彼此不同之垂直角。
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