CN102105821B - 具有改进的正面亮度和视角的棱镜片、具有该棱镜片的背光单元和具有该背光单元的液晶显示设备 - Google Patents

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Abstract

提供一种具有改进的正面亮度和视角的棱镜片、具有该棱镜片的背光单元和具有该背光单元的液晶显示设备。该棱镜片包括：透明基板；和布置在所述透明基板上的至少一个棱镜，其中所述棱镜的折射率和底角满足以下条件：1≤n/sinθ≤4，其中n是所述棱镜的折射率，并且θ是所述棱镜的底角。

Description

具有改进的正面亮度和视角的棱镜片、具有该棱镜片的背光单元和具有该背光单元的液晶显示设备
技术领域
本发明涉及一种棱镜片、具有该棱镜片的背光单元和具有该背光单元的液晶显示设备，更具体地说，涉及一种通过调节棱镜的折射率与底角之间的比率而具有改进的正面亮度和视角的棱镜片、具有该棱镜片的背光单元和具有该背光单元的液晶显示设备。
背景技术
近年来，由于要求平板显示设备薄、小型化且消耗低的功率，因此已经开发出等离子体显示面板(PDP)、场发射显示设备(FED)和薄膜晶体管液晶显示设备(TFT-LCD)作为用在膝上型电脑、电视机和移动电话中的平板显示设备。这里，人们最积极研究的是薄且色彩再现性极佳的TFT-LCD。
在平板显示设备中，PDP和FED自发光，而TFT-LCD并不自发光，因此其通过使用背光单元作为补充光源照射光来显示图像。背光单元具有边缘型表面光源结构或直接型表面光源结构，以便将光均匀地照射到整个屏幕上。
背光单元包括通过调节光的发射角而将光集中到TFT-LCD的平坦表面上的棱镜片。可以根据诸如高的光集中效率、宽的视角、防止莫尔现象(moiréphenomenon)以及防止与另一膜发生光耦合(optical wet out)之类的各种设计目的，以不同方式制造这种棱镜片。可以根据每种设计目的来修改各种设计，例如棱镜的形状和棱镜的斜面角度。传统棱镜片通过改变棱镜的高度或角度来提高棱镜片的基本性能。
发明内容
技术问题
本发明提供一种通过调节棱镜的折射率与底角之间的比率而具有改进的正面亮度和视角的棱镜片。
本发明还提供一种通过额外地包括至少一个具有预定重复周期的纵向波图案的棱镜而具有提高的成品率的棱镜片。
本发明还提供一种具有该棱镜片的背光单元。
本发明还提供一种具有该背光单元的液晶显示设备，其中正面亮度和视角得以改进，并且耦合现象和莫尔现象得以防止。
技术方案
根据本发明的一方面，提供一种棱镜片，包括：透明基板；和布置在所述透明基板上的至少一个棱镜，其中所述棱镜的折射率和底角满足以下条件：1≤n/sinθ≤4，其中n是所述棱镜的折射率，并且θ是所述棱镜的底角。
所述折射率可以在1.5到1.7的范围内，并且所述底角可以在30°到60°的范围内。
所述棱镜可以具有三角形截面。
所述棱镜的垂直角可以在60°到115°的范围内。
所述棱镜的底边长度可以在25μm到1mm的范围内，并且所述棱镜的高度可以在5μm到600μm的范围内。
所述棱镜可以具有纵向波图案，其中所述纵向波图案可以以所述棱镜的高度沿所述棱镜的长度连续或间断地改变的这种方式来形成。
所述纵向波图案可以以所述棱镜的宽度沿所述棱镜的长度连续或间断地改变的这种方式来形成。
所述纵向波图案的重复周期可以为所述棱镜的平均高度的50到100倍。
根据本发明的另一方面，提供一种包括上述棱镜片的背光单元。
根据本发明的又一方面，提供一种包括上述背光单元的液晶显示设备。
附图说明
通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，本发明的以上及其它特征和优点将变得更加明显，附图中：
图1是根据本发明实施例的棱镜片的透视图；
图2是图1所示的棱镜的一部分的透视图；
图3是图1所示的棱镜之一的横向截面图；以及
图4A至图4C是示出根据棱镜的折射率与底角之间的比率对相对正面亮度和视角的模拟结果的图。
具体实施方式
下文中，将参照附图更充分地描述本发明，附图中示出本发明的示例性实施例。
图1是根据本发明实施例的棱镜片10的透视图，图2是图1所示的棱镜12的一部分的透视图，并且图3是棱镜12之一的横向截面图。
参照图1至图3，根据本发明当前实施例的棱镜片10包括透明基板11和多个棱镜12。
透明基板11由诸如聚酯树脂之类的材料形成，并且对入射到透明基板11上的光进行透射。
棱镜12布置在透明基板11上，并且经由透明基板11将入射到其上的光聚焦到液晶显示面板(未示出)的平坦表面上。棱镜12可以由与透明基板11相同的材料形成，但是可用于形成棱镜12的材料不限于此。
在棱镜片10中，棱镜12的折射率n和底角θ满足以下条件：
1≤n/sinθ≤4
这里，折射率n可以在1.5到1.7的范围内，并且底角θ可以在30°到60°的范围内，但是不限于此。
可以在n/sinθ的值满足以上所述范围的条件下制造具有折射率n和底角θ的各种组合的棱镜片10。当n/sinθ的值大于或等于1时，可以相对容易地制造棱镜片10，而当n/sinθ的值小于4时，相对容易地获得充足的正面亮度和视角。稍后将参照下面的实例对此进行详细描述。
在以上条件下，底角θ表示棱镜12与底边相接触的一侧相对于棱镜的横向截面(即透明基板11的平坦表面)的两个末端角中的任一个，如图2和图3所示。这里，两个底角θ相同。
棱镜12可以具有三角形截面，其中底边的长度可以在25μm到1mm的范围内，高度可以在5μm到600μm的范围内，并且垂直角可以在60°到115°的范围内。这里，垂直角表示棱镜12面向底边的相对于棱镜12的横向截面的内角。棱镜12的截面不限于三角形，而是可以为诸如矩形、五边形或弧形之类的各种形状。
如图1和图2所示，棱镜12可以形成为具有纵向波图案。例如，在纵向波图案中，棱镜12的高度可以沿棱镜12的长度连续或间断地改变。通过这样形成棱镜12，棱镜12与沉积在棱镜片10上的另一光学膜(未示出)之间的接触面积可以得以减小，从而减少由外部物质引起的污染、由接触引起的刮痕和可见的缺陷。相应地，减少了次品的产生，并防止了耦合现象。而且，通过以纵向波图案形成棱镜12，与液晶显示面板的RGB图案的光学重叠得以减少或消除，从而减少或防止了莫尔现象。
棱镜12可以以纵向波图案的重复周期RP为棱镜12的平均高度havg的50到100倍的这种方式形成。
而且，在纵向波图案中，不仅棱镜12的高度而且棱镜12的宽度都可以沿长度连续或间断地改变。图2中，lmax和lmin分别表示棱镜12的底边的最大长度和最小长度。棱镜12的宽度表示与棱镜12的高度垂直的线的长度。
将参照以下实例更详细地描述本发明。以下实例仅仅是用于例示的目的，而不意在限制本发明的范围。
实例1至实例9
对具有与图1的棱镜片10类似结构的棱镜片进行以下模拟测试，以便根据棱镜的折射率n与底角之间的比率来检验相对正面亮度和视角。表1和图4A至图4C中示出模拟测试的结果。
(所使用的模拟软件)
光学研究协会(Optical Research Association)的LightTools 6.0用作计算机模拟的软件。
(模拟参数)
●光线数目：3,000,000条光线
●光线功率阈值：0.001
●光源总功率：1流明(lumen)
●光源的角度分布：朗伯(Lambertian)
(棱镜片)
●宽度x长度：12.7cm x 8.89cm
●棱镜的高度：24.5～26.5μm
●棱镜底边的长度：48～52μm
●纵向波图案的重复周期：1,500μm
●透明基板的折射率：1.59
●棱镜的折射率n：1.48、1.54、1.60、1.455和1.625
●棱镜的底角θ：37.93°、40°、45°、50°和52.07°
●参考：3M的Vikuiti BEF(增亮膜)II 90/50
对比例1
除了棱镜的折射率n和底角θ分别为1.54和20°之外，以与实例1至实例9相同的方式进行模拟测试。表1和图4A至图4C中示出模拟测试的结果。
表1
  对比例1   1.54   20   4.5   0.707   105.90
  参考   -   -   -   1.000   67.72
表1中，相对正面亮度是通过将根据实例1至实例9中每个的棱镜片的正面亮度值除以参考棱镜片(即BEF II)的正面亮度值而得到的值。
参照表1和图4A至图4C，当n/sinθ的值不在1到4的范围内时，相对正面亮度和视角中的至少一个显著恶化。
尽管已参照本发明的示例性实施例具体示出并描述了本发明，但是本领域普通技术人员应当理解，在不脱离如以下权利要求所限定的本发明的精神和范围的前提下，可以对本发明进行各种形式和细节方面的修改。

Claims (7)

1.一种棱镜片，包括：
透明基板；和
布置在所述透明基板上的至少一个棱镜，
其中所述棱镜的折射率和底角满足以下条件：1≤n/sinθ≤4，其中n是所述棱镜的折射率，并且θ是所述棱镜的底角，
其中所述棱镜具有纵向波图案，并且所述纵向波图案以所述棱镜的宽度沿所述棱镜的长度连续或间断地改变的这种方式来形成，
其中所述纵向波图案以所述棱镜的高度沿所述棱镜的长度连续或间断地改变的这种方式来形成，并且
其中所述纵向波图案的重复周期为所述棱镜的平均高度的50到100倍。
2.如权利要求1所述的棱镜片，其中所述折射率在1.5到1.7的范围内，并且所述底角在30°到60°的范围内。
3.如权利要求2所述的棱镜片，其中所述棱镜具有三角形截面。
4.如权利要求3所述的棱镜片，其中所述棱镜的垂直角在60°到115°的范围内。
5.如权利要求3所述的棱镜片，其中所述棱镜的底边长度在25μm到1mm的范围内，并且所述棱镜的高度在5μm到600μm的范围内。
6.一种背光单元，包括如权利要求1至5中任一项所述的棱镜片。
7.一种液晶显示设备，包括如权利要求6所述的背光单元。
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