專利名稱：光學片及其制造方法和具有其的背光單元和液晶顯示設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光學片、具有該光學片的背光單元和液晶顯示設備。
背景技術：
本申請要求2009年8月28日提交的韓國專利申請No. 10-2009-0080644的在先 申請日的權益和優(yōu)先權，此處以引證的方式并入其全部內(nèi)容。近來，諸如移動電話、個人數(shù)字助理(PDA)、和筆記本型計算機的各種類型的便攜 式電子設備的發(fā)展增大了對適用于這些設備并且尺寸小、重量輕且功率高效的平板顯示設 備的需求。平板顯示設備的例子是液晶顯示(LCD)設備、等離子體顯示板(PDP)設備、場發(fā) 射顯示(FED)設備、真空熒光顯示(VFD)設備等。正在積極地對這些設備進行研究。其中， LCD設備由于其大規(guī)模生產(chǎn)技術、簡單的驅動方案和能夠實現(xiàn)高色彩表現(xiàn)特性而正在受到 關注。LCD設備是透明顯示設備，其通過利用液晶分子的折射率各向異性來調整透射過 液晶(LC)層的光以在畫面上實現(xiàn)期望的圖像。因此，為了實現(xiàn)圖像，IXD設備設置有背光 單元作為用于產(chǎn)生透射過LC層的光的光源?？傮w上，存在兩種類型的背光單元。第一種類型的背光單元是安裝在液晶(LC)板的側表面處以向LC層發(fā)光的側光式 背光單元，而第二種類型的背光單元是直接在LC板的下方發(fā)光的直下式背光單元。側光式背光單元可以安裝在LC板的側表面處以通過反射器和導光板向LC層提供 光，使得可以將LC板的厚度制作得薄，由此通常將側光式背光單元用于需要薄的顯示設備 的膝上型計算機等。直下式背光單元可以被配置成將從燈發(fā)出的光直接地提供給LC層，因此其適于 較大的LC板。另外，這種類型的背光單元可以提供高亮度，因此，近來經(jīng)常將其用于制造 LCD TV 的 LC 板。圖1是簡要示出了具有側光式背光單元的LCD設備的結構的圖。如圖1所示，IXD設備1包括液晶(LC)板3、和安裝在LC板3的后表面以向LC板 3提供光的背光單元10。LC板3用于在其上實際地顯示圖像，并且包括第一和第二基板3a 和3b (如玻璃)、和夾在第一和第二基板3a和3b之間的液晶(LC)層(未示出)。具體地， 雖然沒有示出，但是第一基板3a是用于形成諸如TFT的開關器件和像素電極的薄膜晶體管 (TFT)基板，而第二基板3b是用于在其上形成濾色層的濾色基板。另外，驅動電路單元5設 置在第一基板3a的各個側表面處，以向形成在第一基板3a上的TFT和像素電極中的每一 個施加信號。背光單元10包括用于實際發(fā)光的燈11、用于將從燈11發(fā)出的光導向IXD板3的 導光板13、用于將從燈11發(fā)出的光向導光板13反射以提高光效率的反射器17、以及設置 在導光板13上方以散射并會聚由導光板13引導的光以提高光學效率的光學片20。根據(jù)背光單元10的結構，從安裝在導光板13的兩個側表面處的燈11發(fā)出的光經(jīng) 由導光板13的側表面入射在導光板13上，入射光接著在通過設置在導光板13上方的光學片20提高了光的光學效率的狀態(tài)下入射到LC板3上。光學片20設置有散射片和棱鏡片，并且被這樣配置，即，由散射片散射入射的光，接著通過棱鏡片將光轉向前表面以供輸出。圖2是詳細示出了具有散射片和棱鏡片的光學片16的立體圖。如圖2所示，IXD設備1包括LC板40和背光單元10。背光單元10位于LC板40 下方以向LC板40提供光。背光單元10包括被實現(xiàn)為燈的光源11、用于光源11的殼體12、設置在LC板40 下方以使LC板的側表面與光源11接觸的導光板13、設置在導光板13的下方以向著LC板 40反射入射在導光板13的下側的光的反射器17、設置在LC板40與導光板13之間以散射 由導光板13引導的光的第一散射片22、設置在第一散射片22與LC板40之間并具有在一 個方向上排列的多個棱鏡以向著其前表面折射由散射片22散射的光的第一棱鏡片26、設 置在第一棱鏡片26上并且具有與第一棱鏡片26的棱鏡垂直排列的棱鏡以進一步折射由第 一棱鏡片26折射的光的第二棱鏡片28、以及用于進一步散射從第二棱鏡片28輸出的光以 向LC板40提供均勻的光的第二散射片24。第一散射片22與第二散射片24對輸入光進行散射以獲得均勻的光。第一棱鏡片 26與第二棱鏡片28分別具有相互垂直設置的棱鏡，以使入射光在χ軸和y軸的方向上向前 表面折射，由此使光在與LC板40的表面垂直的方向上被輸入。但是，對于該結構中的背光單元來說，光學片28是通過使用第一和第二散射片22 和24、以及第一和第二棱鏡片26和28而實現(xiàn)的，因此提高了制造成本。此外，光學片20會 導致背光單元更厚，阻礙了實現(xiàn)薄的LCD設備。

發(fā)明內(nèi)容
因此，為了解決相關技術的問題，本發(fā)明的目的是提供一種背光單元和具有該背 光單元的LCD設備，該背光單元能夠通過采用具有棱鏡圖案和折射率大于所述棱鏡圖案的 折射層的光學片來降低制造成本并顯著地減少LCD設備的厚度。為了實現(xiàn)這些和其它優(yōu)點，按照本發(fā)明的目的，作為具體和廣義的描述，提供了一 種背光單元，該背光單元包括用于發(fā)光的燈；用于引導從所述燈發(fā)出的光的導光板；用于 對從所述導光板入射的光進行全反射的光學片，所述光學片包括第一基膜、從所述第一基 膜的一側延伸到所述第一基膜的另一側的多個棱鏡圖案、以及分別形成在相鄰的棱鏡圖案 之間的折射層；以及遮光單元，所述遮光單元沿所述光學片的上表面的至少一側形成，以遮 擋透射過對應區(qū)域的光，其中，所述折射層的折射率高于所述棱鏡圖案的折射率，使得透射 過所述折射層的光在與所述棱鏡圖案的界面處被全反射。所述折射層的折射率與所述棱鏡圖案的折射率之間的差可以大于0. 1。所述折射層的折射率可以大于1. 51，而所述棱鏡圖案的折射率可以小于1. 50。所述遮光單元可以由黑色墨或灰色墨或白色墨形成，或者所述遮光單元可以由遮 光帶制成。在本發(fā)明中，可以利用單個光學片以與所述LC板的表面幾乎垂直的方式提供光， 導致顯著地降低了所述LCD設備的厚度及其制造成本。另外，在本發(fā)明中，能夠以相對于所述LC板的法線成-10 10° (即，與LC板的表面成80 100° )的光入射角向所述LC板提供光，因而使亮度最大化，由此實現(xiàn)了高質 量的圖像。本發(fā)明的上述和其它目的、特征、方面和優(yōu)點將從下面結合附圖對本發(fā)明的詳細 描述中變得明顯。


附圖被包括在本說明書中以提供對本發(fā)明的進一步理解，并結合到本說明書中且 構成本說明書的一部分，附圖示出了本發(fā)明的實施方式，且與說明書一起用于解釋本發(fā)明 的原理。在附圖中
圖1是示出了根據(jù)相關技術的LCD設備的結構的圖；圖2是示出了根據(jù)相關技術的LCD設備的結構的分解立體圖；圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的IXD設備的結構的立體圖；圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的LCD設備的結構的截面圖；圖5A到圖5B是示出了根據(jù)本發(fā)明的背光單元的光學片的結構的圖；圖6是示出了被輸入到背光單元的導光板的光的路徑的概圖；圖7是示出了從導光板發(fā)出的光的發(fā)光角度與亮度之間的關系的圖；圖8是示出了被輸入到導光板并透射過導光板的光由于背光單元的棱鏡片而導 致的路徑變化的概圖；圖9是示出了在根據(jù)本發(fā)明的光學片處的光的全反射的圖；圖10是示出了根據(jù)本發(fā)明的LCD設備的LC板的結構的圖；圖IlA到圖IlD是示出了根據(jù)本發(fā)明的光學片的變型的圖；以及圖12A是示出了在相關技術的背光單元中輸出光的光分布和顯示了亮度關于發(fā) 光(光線)角度的曲線圖的圖，并且圖12B是示出了根據(jù)本發(fā)明的輸出光的光分布和顯示 了亮度關于發(fā)光角度的曲線圖的圖。
具體實施例方式此后，將參照附圖來描述根據(jù)本發(fā)明的LCD設備的背光單元。圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的具有背光單元110的IXD設備101的圖。如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的IXD設備101可以包括LC板140和背光單元110。背 光單元110可以設置在LC板140的下方以向LC板140提供光。背光單元110可以包括被實現(xiàn)為燈的光源111、用于光源111的殼體112、設置在 LC板140下方以使LC板的側表面與光源111接觸以將通過LC板140的側表面而輸入的光 導向LC板140的導光板113、設置在導光板113下方以向著LC板140反射入射在導光板 113的下側的光的反射器117、以及設置在導光板113上方并設置有在一個方向上排列的多 個棱鏡圖案以會聚透射過導光板113的光的光學片126。圖4是圖3的IXD設備的前視圖。此后，將參照圖4更加詳細地描述根據(jù)本發(fā)明 的LCD設備101。如圖4所示，殼體112設置在導光板113的側表面處，并且將光源111設置在殼體112中，使得光經(jīng)由導光板113的側表面入射到導光板113上。盡管沒有示出，但是可以將 反射膜涂敷在殼體112的內(nèi)表面上。因此，從光源111發(fā)出的光(即，在從導光板113的側 表面以外的方向發(fā)出的光)可以向著導光板113的側表面反射，由此提高了入射在導光板 113上的光的效率。反射器117可以設置在導光板113的下方。反射器117由具有高反射率的材料制 成。如果經(jīng)由導光板113引導的光入射到導光板114的下表面上，則反射器117對所述光 進行反射以將其提供到LC板140。光學片126設置在導光板113的上方以會聚并散射從導 光板113輸出的光，從而將光提供給LC板140。

背光單元110可以由底蓋128固定。背光單元110與LC板140可以通過底蓋128 和頂蓋129裝配起來。相關技術的LCD設備包括兩個散射片和兩個棱鏡片以會聚并同時散射從導光板 輸出的光，而根據(jù)本發(fā)明的LCD設備利用單個光學片就可以實現(xiàn)光的會聚和散射，由此可 以減少制造成本并且減少背光單元的厚度。圖5A和圖5B是示出了根據(jù)本發(fā)明的光學片的圖。如圖5A和圖5B所示，光學片126可以包括基膜126a、在基膜126a上從基膜126a 的一側延伸到另一側的多個棱鏡圖案126b、和填充在兩個相鄰的棱鏡圖案126b之間的空 間中的折射層126c。基膜126a可以由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA :polymethyl-methacrylate)、聚碳酸 酯(PC :poly carbonate)等形成，而棱鏡圖案126b可以由具有低于1. 5的折射率的紫外光 固化樹脂、PC等形成。棱鏡圖案126b通過在基膜126a上沉積紫外光固化樹脂和PC并接著對沉積的紫 外光樹脂和PC構圖而形成。這里，棱鏡圖案126b可以具有與山峰相似的三角形形狀的部分。在基膜126a的 整個表面上，可以排列從基膜126a的一側延伸到其另一側的多個大致等邊的三角形。折射層126c可以由諸如紫外光固化樹脂(例如，折射率大于1. 51)的具有比棱鏡 圖案126b高的折射率的材料形成，以填充在介于棱鏡圖案126b之間的各個谷中。各個折 射層126c的上表面可以是平坦的。棱鏡圖案126b與折射層126c中的每一個的折射率都 取決于光學片126的尺寸和厚度、棱鏡圖案126b的角度或形狀等。但是，為了在棱鏡圖案 126b的表面上全反射透射過折射層126c的光，折射層126c與棱鏡圖案126b之間的折射率 的差可以優(yōu)選地大于0. 1。另外，遮光單元127可以形成在折射層126c的上表面的兩個側表面處。各個遮光 單元127都沿折射層126c的四個邊緣以預定寬度形成，以防止由于光泄漏到對應區(qū)域中而 導致圖像質量劣化。在本發(fā)明中，光學片126可以由棱鏡圖案126b和折射層126c構成，以實現(xiàn)與使用 兩個棱鏡片和兩個散射片相同的效果，這點將參照附圖進行更加詳細的描述。圖6是示出了 LCD設備中被導向導光板113并透射過導光板113的光的路徑的概 念圖。如圖6所示，在從IXD設備的背光單元的光源111發(fā)出的光入射在導光板113上 之后，入射的光在導光板113的上表面和下表面全反射。此后，如果光按照大于或等于閾值的角度入射在上表面上，則這樣的光從導光板113輸出以被提供給LC板140。圖7示出了 在采用如圖所示的楔型導光板的情況下響應于發(fā)光(光線)角度θ的亮度。參照圖7，透射過導光板113的光的發(fā)光角度θ處于基于導光板113的上表面 的法線的-80° ^ θ <80°的范圍內(nèi)。但是，亮度在大部分發(fā)光角度都較弱，而在大致 40° < θ <80°的范圍內(nèi)的發(fā)光角度被顯示為高。特別地，顯示出發(fā)出的光的亮度在超過 約80°的角度θ處最高，這表示透射過導光板113的光通常以大于80°的角度輸出。同時，在相關技術的LCD設備中，通過棱鏡片折射從導光板13輸出的光以與LC板 的表面垂直地提供光。但是，在此情況下，如圖8所示，為了使從導光板113輸出并在棱鏡 片的棱鏡126a處折射的光與LC板的表面垂直，應當按照與由UV樹脂制成并且折射率大約 為1.58的棱鏡26a成大致24°到32°的范圍內(nèi)的角度從導光板113發(fā)射光。但是，如上所述，由于從導光板13輸出的光大部分以大于或等于80°的發(fā)光角度 輸出，因此由棱鏡26a折射而入射在LC板上的光的角度并不垂直，這樣造成LCD設備的圖 像質量的劣化。此外，如果導光板13處的發(fā)光角度θ大于80°，則從導光板13輸出的光 實際上未入射在棱鏡片上，而是向著棱鏡的側表面行進。即，輸出的光向著棱鏡片的側表面 行進而未入射在棱鏡片上。結果，輸出的光沒有被提供給LC板，而是入射在背光單元的側 表面上。為了對從導光板輸出的光進行散射以改變?nèi)肷涞嚼忡R片中的光的入射角，在相 關技術的背光單元中的導光板與棱鏡片之間采用了散射片，由此解決了上述問題。通常， 如果散射片放置在導光板和棱鏡片處以對透射過導光板的光進行散射，則光的亮度在大致 15° < θ <45°的范圍內(nèi)變高，特別地，亮度在大約40°的角度θ處最高。該角度與大致處于24°到32°的范圍內(nèi)的角度(來自導光板的光的角度)重疊， 用以通過棱鏡片的棱鏡26a對透射過導光板13的光進行折射，以使光與LC板的表面垂直。 因此，與不具有散射片的結構相比，該結構可以提高入射到LC板上的光的亮度。但是，在該 結構中亮度在由散射片散射的光的大約40°的角度θ處最高，而光按照大約24°到32° 的發(fā)光角度垂直地入射在LC板上。因此，具有最高亮度的光仍然沒有被垂直地提供給LC 板，因而降低了光學效率。在本發(fā)明中，如圖5所示的光學片126設置在導光板113的上方，以利用單個棱鏡 片來改善光的會聚，減少制造成本并還使LCD設備的厚度減到最小。如圖9所示，從燈111發(fā)出并透射過導光板113的光以相對于導光板113的法線 設定的發(fā)光角度θ輸出，由此被輸入到光學片126中。這里，在光學片126的結構中，棱鏡 圖案126b的頂點朝向LC板140對齊，所以光在棱鏡圖案126c的基準平面處折射以入射在 棱鏡圖案126b上。在棱鏡片126b上入射的光在介于棱鏡圖案126b和折射層126c之間的 邊界(界面)表面處折射而隨后透射過折射層126c，由此在棱鏡圖案126b的表面處全反 射。由于折射層126c的折射率高于棱鏡圖案126b的折射率，因此根據(jù)斯涅爾定律 (Snell’ s law)，透射過具有高折射率的折射層126c并入射在棱鏡圖案126b上的光在介于 棱鏡圖案126b和折射層126c之間的邊界表面處全反射。在相關技術的背光單元中，透射過導光板的光被輸入到棱鏡片中并接著被折射以 被提供給LC板，而在本發(fā)明中，透射過導光板的光被輸入到光學片126中并接著被棱鏡圖案126b全反射以提供到LC板140中。在本發(fā)明中，如果以相對于導光板113的法線成大約80°的角度θ發(fā)出光，則棱 鏡圖案126b可以具有小于或等于60度的基準平面角度α 和α2，優(yōu)選地，在57°到60° 的范圍內(nèi)。這樣，由于將棱鏡圖案126b的基準平面角度α 和α 2設定為57°到60°，被 棱鏡全反射的光可以垂直地入射在LC板上。為了在光入射到LC板上時使亮度增加到最大，最優(yōu)選地將相對于LC板的入射角 度設置在相對于法線成-10°到10°的范圍內(nèi)(即，與LC板的表面成80°到100° )。這 里，理想的入射角度是0° ；但是，由于實際上難以滿足這樣的角度并且盡管光以-10° 10°的角度入射也可以實現(xiàn)高質量的圖像，因此光相對于LC板的入射角度可以優(yōu)選地設 置在相對于法線成-10°到10°的范圍內(nèi)。本發(fā)明將光學片126的三角形棱鏡圖案126b的基準平面角度α 1和α 2設置為 57°到60°。因此，根據(jù)斯涅爾定律，以大約80°的角度通過導光板113發(fā)出的光可以在 光學片126的棱鏡圖案126b和折射層126c之間的界面處全反射，由此按照相對于LC板的 法線成-10°到10°的角度提供給LC板。同時，以從基膜126a的一側延伸到另一側的等邊三角形的形狀來實現(xiàn)光學片126 的棱鏡圖案126b ；但是，本發(fā)明的棱鏡圖案126b可以不限于該形狀。另選地，如果棱鏡圖 案126b可以在與折射層126c的界面處對透射過導光板113的光進行全反射，則可以按照 透鏡形狀或多邊形形狀(諸如正方形或五角形)來實現(xiàn)棱鏡圖案126b。遮光單元127可以沿光學片126的上邊緣形成。各個遮光單元127都被構造成防 止圖像質量的惡化，如在屏幕上產(chǎn)生光點，這是由于被發(fā)射到導光板113的側表面或從導 光板113的邊緣區(qū)域發(fā)出的光透射過LC板140的外部區(qū)域(即，LC板140的非圖像顯示 區(qū))而產(chǎn)生的。遮光單元127可以沿光學片126的上表面的至少一條線(邊緣)形成，以 遮擋光透射過對應區(qū)域。通過沿光學片126的上表面的至少一側(優(yōu)選地是整個外側)涂 敷黑色或灰色墨或白色墨，或者通過將遮光帶粘貼到對應區(qū)域上，可以形成遮光單元127。諸如冷陰極熒光燈(CCFL)的熒光燈通?？梢杂米飨驅Ч獍?13發(fā)光的光源111。 另選地，可以使用發(fā)光二極管(LED)以及熒光燈來實現(xiàn)光源111。作為自發(fā)光的光源的LED 發(fā)出R、G、B單色光，因而在被應用于背光單元時在提供較高的色彩表現(xiàn)特性和降低驅動功 率方面具有優(yōu)勢。在采用LED作為背光單元的光源111之后，當向LC板提供從LED發(fā)出的光時，向 LC板提供白光而不是直接向其提供單色光。為了使用從LED發(fā)出的單色光來形成白光，可 以使用發(fā)射單色光的LED和磷，可以使用低于紅外波段的LED和磷，或者可以將從R、G、和B LED發(fā)出的各單色光混合起來。即，在使用LED作為背光單元的光源111之后，將多個LED 設置在導光板113的側表面以將白光或單色光輸入到導光板113中。導光板113可以由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)形成。當入射在導光板113的一個 側表面或兩個側表面上的光接著以比閾值角度小的角度入射在導光板113內(nèi)的上表面或 下表面上時，這樣的光被全反射以從導光板113的一側前進至其另一側。另一方面，當光以 比閾值角度大的角度入射在導光板113內(nèi)的上表面或下表面上時，這樣的光被輸出到外部 以由反射器117反射或入射在光學片126上。附圖示出了通常是厚度均勻的平坦形狀的導光板113 ；但是，對此沒有限制，可以另選地使用楔型導光板，該楔型導光板的寬度隨著距離與光源111相對的區(qū)域越來越遠 (即，在光行進的方向上)而逐漸減小。不定形光斑圖案(formless spot pattern)可以形 成在導光板113的上表面或下表面上。該圖案可以對入射在導光板113的上表面或下表面上的光進行散射，以使得均勻 的光可以透射過導光板113。另外，不定形光斑圖案可以形成在導光板113的上表面和下表 面兩者上。此外，棱鏡可以形成在導光板113的上表面或下表面上。棱鏡可以具有三角形、類 似于透鏡或多邊形的區(qū)域，以從導光板113的上表面或下表面的一側延伸到另一側。因而， 由于棱鏡形成在導光板113上，與形成不定形光斑圖案相比，可以改善光的會聚，使得對提 供給LC板140的光學效率可以得到進一步增強。當棱鏡形成在導光板113的上表面或下表面上時，不定形光斑圖案可以形成在另 一個表面上，即，形成在導光板113的下表面或上表面上。另外，棱鏡可以形成在導光板113 的上表面和下表面兩者上。同時，反射器117可以設置在導光板113的下表面處。因而，如果棱鏡形成在導光 板113的下表面上，則棱鏡與下導光板117發(fā)生接觸而被損壞，因此，棱鏡可以優(yōu)選地形成 在導光板113的上表面上。另外，如果棱鏡形成在導光板113的上表面或下表面上，則棱鏡可以優(yōu)選地與光 學片126的棱鏡圖案126b延伸的方向垂直地延伸。這樣，由于導光板113的棱鏡與光學片 126的棱鏡彼此垂直地形成，所以可以在與LC板140的表面垂直的方向上向LC板提供透射 過導光板113并由光學片126全反射的光。參照圖10，LC板140可以包括第一基板150、第二基板145和夾在其間的LC層(未 示出)。如果多條選通線156與多條數(shù)據(jù)線157以矩陣結構排列在第一基板150上以限定 多個像素區(qū)P，則各個像素區(qū)P都設置有薄膜晶體管(TFT) T和電連接到TFT T的像素電極 158。選通焊盤與數(shù)據(jù)焊盤分別形成在選通線156和數(shù)據(jù)線157的端部，以將選通線156和 數(shù)據(jù)線157連接到外部驅動設備，由此可以經(jīng)由選通線156和數(shù)據(jù)線157輸入外部信號。盡管沒有示出，但是TFT T可以包括連接到選通線156以使得可以經(jīng)由選通線156 輸入外部掃描信號的柵極、形成在柵極上的柵絕緣層、形成在柵絕緣層上并響應于輸入到 柵極的掃描信號的輸入而激活以形成溝道的半導體層、以及形成在半導體層上以在響應于 掃描信號而在半導體層上形成溝道時將通過數(shù)據(jù)線157輸入的圖像信號施加給像素電極 158的源極和漏極。第二基板145可以包括形成在其上未實際實現(xiàn)圖像的非圖像顯示區(qū)(諸如選通線 156、數(shù)據(jù)線157或TFT的形成區(qū))上以防止由于光透射過非圖像顯示區(qū)而使圖像質量劣化 的黑底146、和形成在像素區(qū)內(nèi)并具有用于表現(xiàn)實際的圖像的紅色(R)、綠色(R)和藍色(B) 子濾色層的濾色層147。LC層(在附圖中沒有示出)位于具有上述結構的第一基板150和第二基板145之 間，由此實現(xiàn)LC板140。如上所述，本發(fā)明可以采用單個光學片126而不采用在相關技術中使用的兩個棱 鏡片和兩個散射片，因而顯著地降低了 IXD設備的厚度及其制造成本。這里，在光學片126的結構中，棱鏡圖案126b形成在基膜126a上，而折射層126c則通過在棱鏡圖案126b之間填充具有比棱鏡圖案126b更高的折射率的材料而形成。因此， 在折射層126c處折射的光可以在與棱鏡圖案126b的界面處全反射，由此提高了光學效率。但是，光學片可以不限于該結構，而是適用于各種結構。圖IlA到圖IlD是示出了 各種結構的光學片的圖。如圖IlA所示，光學片226可以包括第一基膜226a、形成在第一基膜226a上的棱 鏡圖案226b、分別形成在相鄰的棱鏡圖案226b之間的空間中的折射層226c、形成在棱鏡圖 案226b與折射層226c上的第二基膜226d、以及沿第二基膜226d的至少一側形成在第二基 膜226d的一個表面上的遮光單元227。第一基膜226a與第二基膜226d由諸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC) 等的材料形成。棱鏡圖案226b由諸如紫外光固化樹脂、PC等的材料形成，而折射層226c 由紫外光固化樹脂形成。這里，折射層226c的折射率高于棱鏡圖案226b的折射率，并且這 兩個折射率之間的差大于0. 1，因此優(yōu)選地透射過折射層226c并接著入射到棱鏡圖案226b 中的光在折射層226c與棱鏡圖案226b之間的界面(邊界)處被全反射。圖IlB所示的光學片226具有從具有圖IlA的結構的光學片226中排除了第一基 膜226a的結構。即，折射層226c形成在第二基膜226d上，而棱鏡圖案226b則通過在折射 層226c之間填充具有比折射層226c更高的折射率的材料而形成。在具有圖1IC所示的結構的光學片226中，棱鏡圖案226b與折射層226c設置在第 一基膜226a與第二基膜226d之間，珠子226e分別分布在第一基膜226a和第二基膜226d。 珠子226e可以對入射在光學片226上并透射過光學片226的光進行散射，使得可以向LC 板提供均勻的光。另外，第一基膜226a和第二基膜226d可以在其中包含或者在其外部涂敷諸如 PMMA、聚甲基丙烯酸正丁酯(PBMA :poly-n-butylmethacrylate)、硅、PC等的散射材料，由 此能夠進行光散射。在具有圖1ID所示的結構的光學片226中，珠子226e (或散射材料)不分布在第一 基膜226a處而是分布在第二基膜226d處。另選地，光學片226可以具有這樣的結構，即， 珠子226e不分布在第二基膜226d處而分布在第一基膜226a處。如上所述，在本發(fā)明中，采用了 一個光學片以對透射過導光板的光進行全反射，因 此，可以在與LC板的表面垂直的方向上向LC板提供從導光板輸出的光。圖12A示出了從相關技術的背光單元的棱鏡片輸出的光的光分布和顯示了亮度 關于發(fā)光角度的曲線圖，并且圖12B示出了從根據(jù)本發(fā)明的背光單元的棱鏡片輸出的光的 光分布和顯示了亮度關于發(fā)光角度的曲線圖。如圖12A所示，在使用兩個棱鏡片和兩個散射片的相關技術的背光單元中，光在 相對于LC板的表面的法線成大約-80°和80°的角度處顯示了最高的亮度，并且在0°角 度顯示了第二高的亮度。即，由棱鏡片折射的大部分光在具有-80°和80°的角度的方向 上行進，并且其余的光在具有0°角度的方向上行進。但是，具有相對于LC板的表面的法線 成大約-80°和80°的角度的方向是LC板的側方向而不是朝向LC板的前表面。因此，在 相關技術的背光單元中，大部分光向著背光單元的側表面行進而不是提供給LC板，由此降 低了光學效率。另一方面，如圖12B所示，在本發(fā)明中，亮度在0°角附近最高，而在其它區(qū)域接近
110。這表示在相對于LC板的表面的法線成0°角處提供了由光學片全反射的光，與相關技術 相比顯著地提高了光學效率。如上所述，本發(fā)明去除了散射片并且在導光板上采用了包括棱鏡圖案和折射層的 光學片以提供透射過導光板并由光學片全反射的光，由此與LC板的表面垂直地向LC板提 供光。同時，上述的LC板和背光單元的具體結構僅僅是說明性的，并不旨在對本發(fā)明進 行限制。例如，光學片的棱鏡圖案的基準平面角度可以在兩側相同或不同。另外，如果需要， 可以不同地設置棱鏡圖案的高度或寬度，并且可以將棱鏡圖案設計成不同形狀。換言之，本 領域的技術人員可以容易地得到利用本發(fā)明的基本概念的LCD設備的其它實施方式或變型。上述實施方式和優(yōu)點僅是示例性的，并且不應當被理解為對本公開的限制。本教 導可容易地應用于其它類型的裝置。本描述旨在是說明性的，并不限制權利要求的范圍。許 多替換、修改和變型對于本領域技術人員將是明顯的。此處描述的示例性實施方式的特征、 結構、方法和其它特性可通過各種方式結合以獲得附加的和/或可選的示例性實施方式。由于本發(fā)明的特征可通過多種形式來實現(xiàn)而不脫離其特性，應當理解上述實施方 式不受限于上述描述的任何細節(jié)，除非另有規(guī)定，而應在所附權利要求限定的范圍內(nèi)寬泛 地進行理解，并且因此落入權利要求的邊界和范圍內(nèi)的或落入所述邊界和范圍的等同物內(nèi) 的全部變化和修改由所附權利要求包含。
1權利要求
1.一種背光單元，該背光單元包括 用于發(fā)光的燈；用于引導從所述燈發(fā)出的光的導光板；用于對從所述導光板入射的光進行全反射的光學片，所述光學片包括第一基膜、從所 述第一基膜的一側延伸到所述第一基膜的另一側的多個棱鏡圖案、以及分別形成在相鄰的 棱鏡圖案之間的折射層；以及遮光單元，所述遮光單元沿所述光學片的上表面的至少一側形成，以遮擋透射過對應 區(qū)域的光，其中，所述折射層的折射率高于所述棱鏡圖案的折射率，使得透射過所述折射層的光 在與所述棱鏡圖案的界面處被全反射。
2.根據(jù)權利要求1所述的背光單元，其中，所述折射層的折射率與所述棱鏡圖案的折 射率之間的差大于0.1。
3.根據(jù)權利要求2所述的背光單元，其中，所述折射層的折射率大于1.51，而所述棱鏡 圖案的折射率小于1.50。
4.根據(jù)權利要求1所述的背光單元，其中，所述遮光單元由黑色墨、灰色墨、和白色墨 中的一種形成。
5.根據(jù)權利要求1所述的背光單元，其中，所述遮光單元由遮光帶制成。
6.根據(jù)權利要求1所述的背光單元，該背光單元還包括用于對分散在所述第一基膜中 的輸入光進行散射的散射材料。
7.根據(jù)權利要求1所述的背光單元，該背光單元還包括形成在所述棱鏡圖案和所述折 射層上的第二基膜。
8.根據(jù)權利要求7所述的背光單元，其中，所述第二基膜包含散射材料。
9.根據(jù)權利要求1所述的背光單元，該背光單元還包括形成在所述導光板的上表面和 下表面中的至少一個表面上的不定形光斑圖案。
10.根據(jù)權利要求1所述的背光單元，該背光單元還包括形成在所述導光板的上表面 和下表面中的至少一個表面上的棱鏡。
11.根據(jù)權利要求1所述的背光單元，該背光單元還包括形成在所述導光板的上表面和下表面中的至少一個表面上的棱鏡；以及 形成在所述導光板的另一個表面上的不定形光斑圖案。
12.一種液晶顯示設備，該液晶顯示設備包括 用于在其上顯示圖像的液晶顯示板； 用于發(fā)光的燈；用于引導從所述燈發(fā)出的光的導光板；用于將從所述導光板入射的光向所述液晶顯示板進行全反射的光學片，所述光學片包 括第一基膜、從所述第一基膜的一側延伸到所述第一基膜的另一側的多個棱鏡圖案、以及 分別形成在相鄰的棱鏡圖案之間的折射層；以及遮光單元，所述遮光單元沿所述液晶顯示板的邊緣區(qū)域形成在所述光學片的上表面 上，以遮擋透射過對應區(qū)域的光，其中，所述折射層的折射率高于所述棱鏡圖案的折射率，使得透射過所述折射層的光在與所述棱鏡圖案的界面處被全反射。
13.一種適用于顯示設備的背光的光學片，該光學片包括第一基膜；位于所述第一基膜上的多個棱鏡圖案，所述棱鏡圖案從所述第一基膜的一個側端延伸 到所述第一基膜的另一個側端；位于所述棱鏡圖案之間以對入射光進行全反射的折射層，所述折射層的折射率高于所 述棱鏡圖案的折射率以在所述棱鏡圖案與所述折射層的邊界處對透射過所述折射層的光 進行全反射；以及沿著所述光學片的上表面的至少一側而設置的遮光單元，用以遮擋透射過對應區(qū)域的光。
14.根據(jù)權利要求13所述的光學片，其中，所述折射層的折射率與所述棱鏡圖案的折 射率之間的差大于0.1。
15.根據(jù)權利要求13所述的光學片，其中，所述折射層的折射率大于1.51，而所述棱鏡 圖案的折射率小于1.50。
16.根據(jù)權利要求13所述的光學片，該光學片還包括用于對分散在所述第一基膜中的 輸入光進行散射的散射材料。
17.根據(jù)權利要求13所述的光學片，該光學片還包括形成在所述棱鏡圖案和所述折射 層上的第二基膜。
18.根據(jù)權利要求17所述的光學片，其中，所述第二基膜包含散射材料。
19.一種制造光學片的方法，該方法包括以下步驟提供第一基膜；在所述第一基膜上形成多個棱鏡圖案，所述棱鏡圖案從所述第一基膜的一個側端延伸 到所述第一基膜的另一個側端；在所述棱鏡圖案之間形成折射層以對入射光進行全反射，所述折射層的折射率高于所 述棱鏡圖案的折射率以在所述棱鏡圖案與所述折射層的邊界處對透射過所述折射層的光 進行全反射；以及沿著所述光學片的上表面的至少一側引入遮光單元，以遮擋透射過對應區(qū)域的光。
20.根據(jù)權利要求19所述的方法，該方法還包括將散射材料分散到所述第一基膜中 以散射所述入射光。
21.根據(jù)權利要求19所述的方法，該方法還包括在所述棱鏡圖案和所述折射層上形成第二基膜。
22.根據(jù)權利要求21所述的方法，其中，所述第二基膜包含散射材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及光學片及其制造方法和具有其的背光單元和液晶顯示設備。公開了通過利用單個光學片處理透射過導光板的光來降低液晶顯示設備的制造成本并減少液晶顯示設備的厚度，該光學片包括基膜、從基膜的一側延伸到另一側的多個棱鏡圖案、以及位于棱鏡圖案之間的折射層，由此對從導光板入射的光進行全反射以向液晶顯示板提供光。
文檔編號F21V13/00GK102003658SQ20101026649
公開日2011年4月6日 申請日期2010年8月27日 優(yōu)先權日2009年8月28日
發(fā)明者尹赫晙, 樸栽賢, 金星勛, 金炳九 申請人:樂金顯示有限公司