專利名稱：背光單元和包括該背光單元的液晶顯示器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示器件，尤其是，涉及一種用于液晶顯示器件的背 光單元。
背景技術(shù)：
.
隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)已開發(fā)了具有厚度薄、重量輕和能耗低等優(yōu) 點的平面顯示(FPD)器件并已取代了陰極射線管(CRT) 。 FPD器件包括液晶 顯示(LCD)器件，等離子顯示面板(PDP)，電致發(fā)光顯示(ELD)器件和場 致發(fā)射顯示(FED)器件。
在上述這些器件中，由于LCD器件能非常出色地顯示運動圖像并且具有相 對高的對比度，因此液晶顯示(LCD)器件己被廣泛用于筆記本電腦的顯示器， 個人電腦和電視的顯示器和。
LCD器件不是自發(fā)光的器件，其需要另外附加的光源。通過在液晶面板背 面設(shè)置背光單元以向液晶面板發(fā)射光，并進而顯示可辯別的圖像。背光單元可 以包括冷陰極熒光燈(CCFL)，外部電極熒光燈(EEFL)或發(fā)光二極管(LED) 作為光源。
背光單元根據(jù)光源相對于顯示面板的位置，被分為側(cè)光式或直下式背光單 元。在側(cè)光式背光單元中， 一個或一對光源被設(shè)置在背光單元的導光板兩側(cè)的 一側(cè)或每一側(cè)。在直下式背光單元中，多個燈被直接設(shè)置在顯示面板之下。
圖1是示出根據(jù)相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)的包括直下式背光單元的液晶顯示(LCD) 器件的剖視圖。該相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)的LCD器件包括液晶面板IO，背光單元50， 支撐主體60，頂蓋70和底蓋80。液晶面板10包括上下基板13和15。印刷 電路板(未示出)被連接在液晶面板10的側(cè)面。背光單元50被設(shè)置在液晶面
板10之下。支撐主體60圍繞液晶面板10和背光單元50的側(cè)面。頂蓋70覆 蓋液晶面板10的前表面的邊緣，底蓋80覆蓋背光單元50的背面。頂蓋70 和底蓋80與支持主主體60結(jié)合，由此構(gòu)成一個聯(lián)合的主體。
背光單元50包括反射片40，多個燈22，散射板30，和多個光學片20。 多個燈22被設(shè)置在反射片40上方，散射板30和多個光學片20依次設(shè)置在多 個燈22上方。
多個光學片20包括散射片和至少一個聚光片。將參見圖2對多個光學片 20更詳細地說明。
圖2是示出圖1的散射板和多個光學片的示意圖。如圖2所示，多個光學 片包括依次設(shè)置在散射板30上的散射片24和聚光片26。
散射板30可以由其中包括不規(guī)則顆粒的透明丙烯酸樹脂，聚甲基丙烯酸 甲酯(PMMA)或熱塑性聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)形成。散射板30根據(jù)光 均勻性可以具有不同的霧度特性(haze properties)。散射板30將從圖1 的多個燈22射出的光導向圖1的液晶面板10并使光發(fā)生散射，以使光在相對 寬角度的范圍內(nèi)入射到圖1的液晶面板10上。
設(shè)置在散射板30上的散射片24，通常由PET基膜和基膜兩側(cè)的丙烯酸樹 脂層形成，PET基膜和基膜兩側(cè)的丙烯酸樹脂層都包括諸如珠子的光散射材 料。散射片24使通過散射板30的光散射，從而消除了由于局部聚集的光引起 的斑紋部分(patched portion)，并且散射片24將光導向聚光片26。
聚光片26包括PET基膜和有規(guī)律排列在基膜上表面上的棱鏡圖案28。通 常，棱鏡圖案28反射光或聚光。圖3是示出通過圖2的聚光片的光的光路圖。
如圖3所示，入射到聚光片26上的光可以相對于與聚光片26的底表面垂 直的方向具有大約5度的角度。入射到聚光區(qū)域A上的光被棱鏡圖案28反射， 并且使所述的光向著圖1的液晶面板10會聚，由此來增加亮度。入射到全反 射區(qū)域B上的光被向下全反射至棱鏡圖案28的表面。
向下反射的光被圖1的反射片40再反射，并再次提供給聚光片26。因此， 通過光的循環(huán)使光損耗最小化。
然而，除了在聚光片26中的光會聚和反射之外，還存在由于旁瓣(side lobe)引起的光損耗。這將導致光效率降低并且也降低了器件的視角特性。
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更具體地說，在附圖中，由C指代的區(qū)域表示出現(xiàn)了旁瓣的區(qū)域，其中區(qū) 域C以下稱為旁瓣區(qū)域。
圖4是示出通過圖2聚光片的光亮度的角分布圖。
如圖4所示，在相對于中心對稱點的兩側(cè)有亮度區(qū)，即旁瓣區(qū)域C。入射 到旁瓣區(qū)域C上的光在棱鏡圖案28的表面被朝向不需要的方向折射，并不能 被入射到圖1的液晶面板10上，由此被浪費。換句話說，在旁瓣區(qū)域C中有 光泄漏。
為解決上述問題，可以將用于再循環(huán)光的反射偏振片或散射膜進一步設(shè)置 在聚光片上，以減小或去除旁瓣，由此來改善光效率和視角特性。然而，上述 這種方法仍然會存在旁瓣。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明涉及一種背光單元和包括該背光單元的液晶顯示器件，其基 本上消除了由于相關(guān)技術(shù)的局限性和缺點導致的一個或多個問題。
本發(fā)明的優(yōu)點在于提供一種背光單元和具有該背光單元的液晶顯示器件， 其能最小化或消除背光單元的旁瓣，并能改善光效率和視角特性，由此顯示亮 度均勻并且高質(zhì)量的圖像。
本發(fā)明其它特征和優(yōu)點將在隨后說明中闡述，其中的一部分將從說明中明 了，或通過對本發(fā)明實踐而了解。通過此處說明書中的文字記載和權(quán)利要求書 以及附圖中特別指出的結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)和獲得本發(fā)明的上述優(yōu)點和其它優(yōu)點。
為了實現(xiàn)上述這些優(yōu)點和其它優(yōu)點，根據(jù)本發(fā)明實施方式的目的，作為對 本發(fā)明具體和廣義的描述，本發(fā)明提供了一種用于液晶顯示器件的背光單元， 其包括一反射片；設(shè)置在反射片上的至少一個燈；設(shè)置在該至少一個燈上的散 射板，該散射板包括透明材料的底板；設(shè)置在該底板的面對該至少一個燈的第 一表面上的散射；，以及設(shè)置在該底板的與該第一表面相對的第二表面上的聚 光層，該聚光層由與底板相同的材料形成；以及設(shè)置在該散射板上的光學片。
在另一方面， 一種液晶顯示器件包括液晶面板；在液晶面板下面的光學片； 在該光學片下面的散射板，該散射板包括散射層和具有圓頂狀雙面凸透鏡的聚 光層；在該散射板下面的至少一個燈；以及在該至少一個燈下面的反射片。
需要理解的是本發(fā)明的上述一般說明和下面詳細描述都是示例性和說明 性的，并且意圖是提供對所要求保護的本發(fā)明的進一步解釋。
用于提供對本發(fā)明的更進一步理解，并結(jié)合在說明書中以構(gòu)成說明書的一 部分的
了本發(fā)明的各個實施方式，并與說明書一起用于闡明本發(fā)明的
原理。在附圖中
圖1是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的包括直下式背光單元的液晶顯示(LCD)器件 的剖視圖2是示出圖1的散射板和多個光學片的示意圖3是示出通過圖2的聚光片的光的光路圖4是示出通過圖2的聚光片的光亮度的角分布圖5是根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的LCD模塊的放大透視圖6是示意性示出圖5的散射板結(jié)構(gòu)的剖視圖7A和7B是示出根據(jù)用于本發(fā)明散射板的散射層的高斯角(Gaussian angles)的視角特性的圖8A和8B是示出根據(jù)用于本發(fā)明散射板的聚光層的雙面凸透鏡的曲率的 視角特性的圖9A至9D是示出根據(jù)雙面凸透鏡的曲率的亮度的圖IOA和IOB是示出根據(jù)用于本發(fā)明散射板的聚光層的雙面凸透鏡的寬度 的視角特性的圖；以及
圖11是示意性示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的反射偏振片的結(jié)構(gòu)的剖 視圖。
具體實施例方式
下面將詳細描述本發(fā)明的實施方式，其中，附圖中示出了本發(fā)明各實施方 式的實施例。
圖5是根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的LCD模塊的放大透視圖。 在圖5中，LCD模塊包括液晶面板llO，背光單元150，支撐主體160，頂 蓋170，以及底蓋180。
液晶面板110顯示圖像。液晶面板110包括彼此相互面對和連接的第一和
第二基板113和115，其中在兩個基板之間插入液晶層。例如經(jīng)由柔性印制電 路板116b將源和柵印刷電路板117a和117b分別連接至液晶面板110的相鄰 側(cè)。在模塊裝配工藝期間，使源和柵印刷電路板117a和117b各自朝向底蓋 180的側(cè)面或背面彎曲。柵印刷電路板117b向柵線(未示出)提供掃描信號， 用于開啟/關(guān)斷薄膜晶體管(未示出)，并且源印刷電路板117a向數(shù)據(jù)線(未 示出)提供用于每一幀的圖像信號。此外，上下偏振片U9a和119b被分別附 著在液晶面板110的上下表面。
背光單元150被設(shè)置在液晶面板110的下面。矩形框形的支撐主體160 覆蓋液晶面板110和背光單元150的側(cè)面。頂蓋170覆蓋液晶面板110的前表 面的邊緣，底蓋180覆蓋背光單元150的背面。頂蓋170和底蓋180與支撐主 體160結(jié)合，由此構(gòu)成一個聯(lián)合主體。
背光單元150包括反射片140;排列在反射片140上方的多個燈122;在 燈122上方的散射板130;以及在散射板130上的多個光學片120。燈122由 一對側(cè)面支承件129固定，該側(cè)面支承件129與底蓋180結(jié)合。散射板130 用于改善亮度均勻性。光學片120包括聚光片124和反射偏振片126。
雖然在圖中未示出，背光單元150可以進一步包括燈導架。該燈導架用于 防止多個光學片120下垂，由此保持燈122和光學片120之間基本均勻的距離， 并防止燈122由于外部撞擊而搖動或損壞。
從燈122射出的光通過散射板130和光學片120，并被復位向為相對均勻 的平面光束。將該平面光束提供至液晶面板IIO，由此使液晶面板110顯示圖 像。
在本發(fā)明中，散射板130可以包括散射層和聚光層，并且反射偏振片126 可以具有超過60%的霧度特性。因此，液晶顯示器件可以具有寬視角，高聚 光率以及高的正面亮度。
圖6是示意性示出圖5的散射板的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
在圖6中，散射板130包括用于散射從圖5的燈122射出的光的散射層 135，以及用于會聚由散射層135散射的光的聚光層133。
更具體地說，，散射層135形成在基板131的下表面上，并且聚光層133 形成在與基板131的下表面相對的基板131的上表面上。散射層135可以具有12度的高斯角。在高斯散射體中，高斯角根據(jù)與 亮度的角分布相關(guān)，其被表示為以下的等式(1)。 i\e) = P。exp[(-0.5)(e/o)2]-----------------等式(1).
這里，P(e)是e方向的強度，P。表示鏡向(specular direction)的強度，并且cj 表示角度方面的高斯分布的標準偏差，即從P。偏離的分布。強度P。和標準偏 差cj由高斯角確定。通過控制散射層135的高斯角，可以獲得可預(yù)期的亮度和視角。
可以通過將光散射劑，諸如珠子，添加到散射板130中，或通過在沒有珠 子的散射層135的下表面形成精細的圖案來控制散射層135的高斯角。珠子 可包括在丙烯酸樹脂中。珠子散射入射到散射層135上的光，并防止光發(fā)生局 部會聚。作為可替代的另一種方式，沒有珠子的散射層135可以具有根據(jù)精細 圖案的形狀來控制的高斯角。精細圖案可以是橢圓圖案，多邊形圖案等等圖案 中的一種。精細圖案可以是全息圖案，從而使入射光通過干涉圖案沿不對稱方 向折射至入射方向，借此使會聚的光可以以更大的傾斜角散射。因此，使光發(fā) 生了散射并且防止了光發(fā)生局部會聚。
聚光層133可以具有圓頂狀雙面凸透鏡133a，其被排列成行并且是以突 起的方式(protrusively)排列。雙面凸透鏡133a彼此靠近，從而峰部和谷 部沿雙面凸透鏡133a的水平剖面相互交替。雙面凸透鏡133a可以由與底板 131相同的材料形成。雙面凸透鏡133a可以具有200 的頂高h，以及20 pm 至400 ^im的寬度p。
因此，在本發(fā)明的散射板130中，通過利用散射層135，去除了入射到圖 4的旁瓣區(qū)域C上的光，改善了正面的亮度，并且通過聚光層133的雙面凸透 鏡133a的高度h和寬度p的最優(yōu)化，提高了通過散射板130的會聚光的效率。 通過利用本發(fā)明的散射板130比較模擬結(jié)果，以下將進行更詳細的說明。
圖7A和7B是示出根據(jù)用于本發(fā)明的散射板的散射層的高斯角的視角特性 的示圖。圖7A示出當將散射板130的聚光層133的雙面凸透鏡133a排列成與 圖5的燈122平行時，根據(jù)高斯角測量的視角特性。圖7B示出當雙面凸透鏡 133a排列成與燈122垂直時的視角特性。
在圖7A中，當高斯角是12度時，在中心位置存在最高峰點。在圖7B中， 當高斯角在12至15度范圍內(nèi)時，在中心位置存在最高峰點。該結(jié)果表示當高
斯角大于12度時，通過散射板130的光在中心位置高度會聚，因此可以獲得
高亮度。
順便說一下，如圖7B所示，在雙面凸透鏡133a與燈122垂直的情況下， 當高斯角增大時，則存在有旁瓣區(qū)域。因此，當高斯角為12度時，將獲得最 佳的結(jié)果。
圖8A和8B是示出根據(jù)用于本發(fā)明的散射板的聚光層的雙面凸透鏡的曲率 的視角特性的圖。圖8A示出當散射板130的聚光層133的雙面凸透鏡133a 排列成平行于圖5的燈122時，根據(jù)雙面凸透鏡的曲率測量的視角特性。圖 8B示出當雙面凸透鏡133a排列成垂直于燈122時的視角特性。這里，雙面凸 透鏡133a具有400 pm的寬度，散射層135具有12度的高斯角。
在圖8A和8B中，示出根據(jù)雙面凸透鏡133a的曲率，亮度在中心位置有 很大的改變。當雙面凸透鏡133a具有曲率為200 pm的理想半球形狀，亮度最 大，并且光高度會聚。
例如，當雙面凸透鏡133a的曲率為150 pm，與曲率為200 pm相比，亮 度減小大約4%。
圖9A至9D是示出根據(jù)雙面凸透鏡的曲率的亮度的圖。圖9A示出當雙面 凸透鏡的曲率為200 (am時的亮度，圖9B示出當雙面凸透鏡的曲率為150, 時的亮度，圖9C示出當雙面凸透鏡的曲率為100 pm時的亮度，以及圖9D示 出雙面凸透鏡的曲率為50 pm時的亮度。
在圖9A至圖9D中，當雙面凸透鏡的曲率為50pm，燈122被顯示。當雙 面凸透鏡的曲率為200 ^m，燈122被最小限度地顯示，并且亮度最均勻。
圖IOA和IOB是示出根據(jù)用于本發(fā)明的散射板的聚光層的雙面凸透鏡的寬 度的視角特性的圖。圖IOA示出當散射板130的聚光層133的雙面凸透鏡133a 排列成平行于圖5的燈122時，根據(jù)雙面凸透鏡的寬度測量的視角特性。圖 IOB示出當雙面凸透鏡133a排列成垂直于燈122時的視角特性。這里，雙面 凸透鏡133a具有200 )im的曲率，散射層135具有12度的高斯角。
在圖10A和10B中，當雙面凸透鏡具有IOO pm至400 inm的寬度p時， 亮度最大并且光被最大限度地會聚。可以制造具有20 !im寬度的雙面凸透鏡。 雙面凸透鏡可以具有20 pm至400 pm范圍的寬度。
如上所述，在本發(fā)明中，散射板130包括具有12度的高斯角的散射層135， 和具有雙面凸透鏡133a的聚光層133，該雙面凸透鏡133a的寬度p為200 pm 至300 pm，曲率為200 pm。因此，從燈122射出的光通過散射板130被高度 會聚并廣泛地散射，從而改善了正面亮度。
圖11是示意性示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施方式的反射偏振片的結(jié)構(gòu)的剖 視圖。
在圖11中，反射偏振片126包括反射偏振層128以及第一和第二散射層 126a和126b。反射偏振層128具有預(yù)定的偏振軸。第一和第二散射層126a 和126b分別設(shè)置在反射偏振層128上下表面。
第一和第二散射層126a和126b具有大于60%的霧度特性。這里，霧度是 指當光傳輸通過透明膜時，光除了被反射或吸收的之外，還會被膜材料散射， 并且使膜的透明性發(fā)生了模糊的現(xiàn)象。霧度值通過以下等式確定(2)。
霧度值(％) 二 ((總傳輸光量-直接傳輸?shù)墓饬?/散射光線的傳輸量)X 100 -------等式(2).
通過控制霧度值，可以獲得理想的亮度和視角。如果霧度值小于60%，光 散射下降，導致顯示視角變窄。如果霧度值大于90%，光透射率下降，導致顯 示亮度減小。
因此，第一和第二散射層126a和126b優(yōu)選具有60%至90%范圍內(nèi)的霧度 值，以使得光散射和光透射率達到均衡。
此時，因為第二散射層126b比第一散射層126a更能影響光路，因此，優(yōu) 選第二散射層126b具有具有60%至70%范圍內(nèi)的霧度值，并且由于外觀的原因， 第一散射層126a具有70%至90%范圍內(nèi)的霧度值，大于第二散射層126b的霧 度值。
反射偏振片126傳輸由圖5的聚光片124會聚的入射光中平行于反射偏振 層128的偏振軸的成分，并且反射入射光中其它不平行于偏振軸的成分。
這里，燈122上的多個光學片120包括一塊聚光片24，用于會聚從燈122 射出的光。然而，為進一步聚光并增大亮度，可以使用兩塊聚光片。
在本發(fā)明中，使用直下式背光單元，其中燈122被直接設(shè)置在光學片120 下面，以及使用側(cè)光式背光單元，其中一個或兩個燈設(shè)置在光學片120的一側(cè)
ii
或兩側(cè)。側(cè)光式背光單元還進一歩包括導光板。燈122設(shè)置在導光板的一側(cè)或
相對側(cè)，光學片120被設(shè)置在導光板上。在必要時，可構(gòu)成散射板130。
在本發(fā)明中，散射板包括散射層和聚光層，反射偏振片具有大于60%的霧
度值。因此，減小或消除了旁瓣，且提高了光效率和視角特性。
對本發(fā)明進行各種修正和變化而不脫離本發(fā)明的精神和范圍，對本領(lǐng)域技
術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，本發(fā)明意圖覆蓋所附權(quán)利要求書及其等同物
范圍內(nèi)的任何修正和變化。
權(quán)利要求
1. 一種用于液晶顯示器件的背光單元，包括反射片；設(shè)置在所述反射片上的至少一個燈；設(shè)置在所述至少一燈上的散射板，該散射板包括透明材料的底板，在所述底板的面對所述至少一個燈的第一表面上的散射層，以及在所述底板的與所述第一表面相對的第二表面上的聚光層，該聚光層由與所述底板相同的材料形成，以及在所述散射板上的光學片。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的背光單元，其特征在于，所述散射層其中包括有珠子 或其中在面對所述至少一個燈的表面上具有精細圖案，其中所述精細圖案為橢 圓，多邊形或全息圖案之一。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的背光單元，其特征在于，所述聚光層包括成行排列的 和以突起的方式排列的雙面凸透鏡。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的背光單元，其特征在于，每一雙面凸透鏡具有高度為200 nm，寬度在20mn至400 pm范圍內(nèi)的半球橫截面。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的背光單元，其特征在于，所述的光學片包括聚光片和 反射偏振片。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的背光單元，其特征在于，所述的反射偏振片包括具有 預(yù)定偏振軸的反射偏振層，以及分別設(shè)置在所述反射偏振層相對兩側(cè)的第一和 第二散射層。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的背光單元，其特征在于，所述的第一散射層具有60 %-70%的霧度值，所述的第二散射層具有70%-90%的霧度值。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1的背光單元，其特征在于，多個燈直接設(shè)置在散射板下面。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1的背光單元，其特征在于，還進一步包括在散射板下面 的導光板，其中至少一個燈設(shè)置在導光板的一側(cè)或兩側(cè)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1的背光單元，其特征在于，所述的散射層具有12度的 咼斯角°
11. 一種液晶顯示器件，包括-液晶面板；在液晶面板下面的光學片；在光學片下面的散射板，該散射板包括散射層和具有圓頂狀雙面凸透鏡的 聚光層；在散射板下面的至少一個燈；以及 在所述至少一個燈下面的反射片。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11的器件，其特征在于，所述散射板還進一歩包括透明 材料的底板，其中散射層設(shè)置在底板的第一表面上，聚光層設(shè)置在底板的與第 一表面相對的第二表面上。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12的器件，其特征在于，所述聚光層由與所述底板相同 的材料形成，并且雙面凸透鏡具有200 nm的高度和20 nm至400 的寬度。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11的器件，其特征在于，光學片包括聚光片和反射偏振 片，其中該反射偏振片包括具有預(yù)定偏振軸的反射偏振層，以及分別設(shè)置在該 反射偏振層的相對表面上的第一和第二散射層，該第一和第二散射層具有60 %_90%的霧度值。
全文摘要
一種用于液晶顯示器件的背光單元，其包括一反射片；在反射片上的至少一個燈；在該至少一個燈上的散射板；以及設(shè)置在該散射板上的光學片，所述的散射板包括透明材料的底板和設(shè)置在該底板的面對該至少一個燈的第一表面上的散射層，以及設(shè)置在底板的與該第一表面相對的第二表面上的聚光層，該聚光層由與底板相同的材料形成。
文檔編號F21V21/00GK101377591SQ20081021056
公開日2009年3月4日 申請日期2008年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月28日
發(fā)明者金民柱 申請人:樂金顯示有限公司