CN102109712B - 光成形膜及包括该光成形膜的液晶显示器 - Google Patents

光成形膜及包括该光成形膜的液晶显示器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种光成形膜及包括该光成形膜的液晶显示器。该液晶显示器包括：液晶面板；以及向所述液晶面板提供光的背光单元，该背光单元包括：在所述液晶面板下方的光源；及在所述光源与液晶面板之间的第一和第二光成形膜，所述第一光成形膜包括第一基层和多个第一棱柱图案，并且所述第二光成形膜包括第二基层和多个第二棱柱图案，其中所述第一和第二基层的每一个具有混浊，并且所述多个第一棱柱图案与多个第二棱柱图案交叉。

Description

光成形膜及包括该光成形膜的液晶显示器
本申请要求于2009年12月29日在韩国提交的韩国专利申请10-2009-0133068的权益，在此通过参考的方式援引该专利申请。
技术领域
本发明涉及一种液晶显示器，更特别的是，涉及一种能够提高液晶显示器(LCD)的调制工序的效率的光成形膜以及包括该光成形膜的LCD。
背景技术
随着社会已完全进入到信息时代，引入了诸如LCD、等离子体显示面板(PDP)、电致发光显示器(EL)、以及场发射显示器(FED)之类的平板显示器，这些显示器具有外形薄、重量轻以及功耗低等优良的性能。
在这些显示器中，由于高对比度及适于显示移动图像的特性，有源矩阵型液晶显示器(LCD)代替阴极射线管(CRT)被广泛用于笔记本电脑、监视器、TV等。
由于LCD中不包括光源，因此需要额外的光源。例如将包含灯的背光单元设置在液晶面板的下方以向该液晶面板提供光。所述LCD可以使用来自该背光单元的光显示图像。
通常，背光单元根据光源的位置分成侧光式和直下式。在侧光式背光单元中，光源位于背光单元的一侧。在侧光式背光单元中来自光源的光被导光板折射以进入到液晶面板。另一方面，在直下式背光单元中，光源位于背光单元的中心，从而来自光源的光直接提供给液晶面板。
图1是根据相关技术的侧光式背光单元的分解透视图。
如图1所示，背光单元20包括作为光源的灯29a、用于引导所述灯29a的灯导向装置29b、反射片25、导光板23以及光学片21。所述反射片设置在所述导光板23下方。导光板23的一侧面向所述灯29a，并且所述光学片21设置在导光板23的上方。
所述光学片包括扩散片21a、聚光片21b以及用于保护聚光片21b的棱镜的保护片21c。所述光学片23包括一个聚光片21b。可替代的是，为了获得高亮度，所述光学片23可以包括至少两个聚光片21b。
如上所述，由于背光单元20具有很多元件，所以用于调制所述LCD的处理时间增加，并且用于调制所述LCD的处理收益减少。因此，生产成本增加。此外，虽然对于轻薄的LCD存在很高的需求，但是由于背光单元20，LCD还存在很多限制。
发明内容
因此，本发明涉及一种光成形膜（light shaping film）及包括该光成形膜的LCD，其基本上消除了因为相关技术的限制和缺点而导致的一个或多个问题。
本发明的一个目的是减少LCD的调制工序时间以及生产成本。
本发明的另一个目的是提高背光单元的光效率，并产生具有均匀亮度的图像。
本发明的其它特点和优点将在下面的描述中部分阐明，而部分对于本领域技术人员而言通过对下列各项的研究而变得显而易见或者可以从本发明的实践中习得。本发明的目的和其他优点可以通过书面的说明书和权利要求以及附图中具体指出的结构来实现和获得。
为了实现这些及其他优点，并且根据本发明的目的，如同在此具体化并广泛描述的，一种液晶显示器，包括液晶面板；以及向所述液晶面板提供光的背光单元，该背光单元包括：在所述液晶面板下方的光源；以及在所述光源与液晶面板之间的第一和第二光成形膜，所述第一光成形膜包括第一基层和多个第一棱柱图案，并且所述第二光成形膜包括第二基层和多个第二棱柱图案，其中所述第一和第二基层的每一个具有混浊，并且所述多个第一棱柱图案与多个第二棱柱图案交叉。
在另一方面，一种用于液晶面板的背光单元的光成形膜包括：包含第一基层和多个第一棱柱图案的第一膜；以及包含第二基层和多个第二棱柱图案的第二膜，其中所述第一和第二基层的每一个具有混浊，并且所述多个第一棱柱图案与多个第二棱柱图案交叉。
应理解的是，前述概括的描述以及以下详细的描述都是示意性和解释性的，并且意在提供对所要求保护的本发明的进一步解释。
附图说明
给本发明提供进一步理解并结合在本申请中组成本申请一部分的附图图解了本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是根据相关技术的侧光式背光单元的示意分解透视图；
图2是根据本发明的LCD的示意分解透视图；
图3是图2中的背光单元的示意分解透视图；以及
图4是根据本发明的用于LCD的背光单元的光成形膜的示意截面视图。
具体实施方式
下面将详细描述优选实施例，这些实施例的一些例子在附图中已示出。
图2是根据本发明的LCD示意分解透视图。在图2中，LCD包括液晶面板110、背光单元120、主框架130、顶部框架140以及底部框架150。
所述液晶面板110包括第一基板112、第二基板114以及液晶层(未示出)。所述第一和第二基板112和114彼此面对，并且所述液晶层夹入在两基板之间。假定所述液晶面板110由有源矩阵型驱动，在所述第一基板112上形成有栅极线(未示出)和数据线(未示出)。所述栅极线和数据线彼此交叉以限定像素。薄膜晶体管(TFT)(未示出)也形成在所述第一基板112上并位于所述栅极线与数据线的交叉部分。此外，像素电极(未示出)位于每个像素中并连接至薄膜晶体管。所述第一基板112可以被称作阵列基板。另一方面，在所述第二基板114上形成有红色、绿色和蓝色滤色器(未示出)。此外，在该第二基板114上形成有用于遮蔽所述栅极线、数据线和TFT的黑矩阵(未示出)以及用于与所述像素电极一起产生电场的公共电极。第二基板114可以被称作滤色器基板。
在所述第一和第二基板112和114每一个的外表面上形成有用于选择性地透射光的偏振板(未示出)。在所述第一基板112与液晶层之间以及所述第二基板114与液晶层之间形成有用于所述液晶层的液晶分子的初始排列的定向层(未示出)。此外，在所述第一和第二基板112和114的边缘形成有用于密封所述液晶层的密封图案。
印刷电路板(PCB)117通过诸如载带封装的连接构件116连接至液晶面板110的一侧。PCB117在所述LCD的调制工序期间沿着主框架130的侧面或底部框架150的背面弯曲。
当通过栅极线施加至TFT的并从栅极驱动电路产生的信号导通所述TFT时，来自数据驱动电路的信号电压通过数据线提供至像素电极。所述像素电极与公共电极之间感应的电场控制液晶分子的排列以改变透射率。
背光单元120设置在液晶面板110的下方，以便将光提供至液晶面板110。该背光单元120包括作为光源的灯129a、反射片125、导光板123以及所述导光板123上方的光成形膜200。
所述灯129a设置在导光板123的一侧。所述背光单元120还包括用于引导所述灯129a的灯引导装置129b。反射片125设置在导光板123的下方并具有白色或银色。导光板123设置在反射片125上方。来自所述灯129a的光传输至导光板123。因此，通过在导光板123中的全反射，向液晶面板110提供平面光源。通过所述导光板123背面的光在反射片上125上朝向所述液晶面板110反射，从而提高亮度。
通过导光板123的光被导光板123上的光成形膜200扩散并聚集，从而在所述液晶面板110上提供均匀的平板光源。
所述液晶面板110和背光单元120与主框架130、顶部框架140和底部框架150一起调制。顶部框架140覆盖液晶面板110的正面边缘以及液晶面板110的侧面边缘。顶部框架140具有开口，以便来自所述液晶面板110的图像可以通过该顶部框架140的开口显示。主框架130具有矩形框架形状。主框架130覆盖所述液晶面板110以及背光单元120的侧面，并与顶部框架140和底部框架150结合。底部框架150包括底面以及四个侧面以覆盖所述背光单元120的背面和所述背光单元120的侧面。底部框架150覆盖所述背光单元120的背面。上述背光单元120可被称作侧光型。也就是说，所述灯129a沿着主框架130的一个侧面放置。所述灯129a还可以沿着所述主框架130的对侧放置。
因为所述背光单元具有减小的厚度，所以所述LCD具有比所述相关技术的LCD更小的厚度。用于所述相关技术的LCD的背光单元的光学片21(图1)需要至少一个扩散片21a(图1)、一个聚光片21b(图1)以及一个保护片21c(图1)。此外，为了获得高亮度，需要至少两个聚光片。然而，所述背光单元120需要光成形膜200，其包括第一和第二成形膜210和220(图3)，而不需要光学片21(图1)，从而减小所述背光单元120的厚度。
因此，根据本发明的LCD具有轻薄的优点。此外，由于与根据相关技术的背光单元相比，根据本发明的背光单元中存在更少的元件，因此在调制所述LCD的工序时间和处理收益上存在优势。另外，由于两个光成形膜210和220替代了至少三个光学片21(图1)，因此降低了生产成本。
图3是图2中的背光单元的示意分解透视图，并且图4是根据本发明的用于LCD的背光单元的光成形膜的示意截面图。
如图3和图4所示，所述背光单元120包括反射片125、灯129a、用于引导所述灯129a的灯导向装置129b、导光板123以及光成形膜200。所述反射片125设置在(图2的)底部框架150上并具有白色或银色。作为光源的所述灯129a设置在反射片125的一个长度方向边缘。导光板123设置在所述反射片125上，并且导光板123的一侧面向所述灯129a。所述光成形膜200设置在所述导光板123上以及所述液晶面板110下方。所述光成形膜200的下表面接触所述导光板123，并且光成形膜200的上表面接触所述液晶面板110。
所述灯导向装置129b面向所述导光板123的一侧打开，并且灯导向装置129b的其他部分覆盖所述灯129a。灯导向装置129b保护灯129a，并且来自灯129a的光由于灯导向装置129b被进一步集中到所述导光板123。
冷阴极荧光灯(CCFL)和外部电极荧光灯(EEFL)之一用作所述灯129a。可替代的是，发光二极管(LED)也可以用作灯129a。LED灯129a不需要灯导向装置129b。
所述导光板123由透明材料构成，例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚碳酸酯(PC)。所述导光板123具有平面形状。
所述反射片125设置在导光板123下方。通过所述导光板123背面的光在反射片125上朝向(图2的)液晶面板110反射，从而提高亮度。
经过所述导光板123的光被在所述导光板123上的光成形膜200扩散并聚集，从而在(图2的)液晶面板110上提供均匀的平板光源。所述光成形膜200包括第一和第二光成形膜210和220。第一和第二光成形膜210和220中的每一个都具有混浊(haze)属性，从而所述光被分散，并且所述光的方向受到控制。所述第一和第二光成形膜210和220分别包括第一和第二聚光层213和223，从而所述光朝向(图2的)所述液晶面板110聚集。
更详细地，经过所述导光板123的光通过所述第一和第二光成形膜210和220被扩散并朝向(图2的)所述液晶面板110聚集。因此，根据本发明的背光单元120与包含(图1的)扩散片21a、(图1的)聚光片21b和(图1的)保护片21c的相关技术的背光单元相比提高了光效率。
在图4中，第一光成形膜210包括第一基层211和第一基层211上的第一聚光层213，并且第二光成形膜220包括第二基层221和第二基层221上的第二聚光层223。例如，所述第一和第二基层211和221中的每一个都可以由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)构成。例如，所述第一和第二聚光层213和223中的每一个都可以由透明的基于丙烯的树脂或诸如光刻胶的感光材料构成。所述第一和第二聚光层213和223中的每一个都具有棱柱形。也就是说，所述第一光成形膜210包括第一基层211和在该第一基层211上的多个第一棱柱图案213a。此外，所述第二光成形膜220包括第二基层221和在该第二基层221上的多个第二棱柱图案223a。所述第一光成形膜210的第一棱柱图案213a与所述第二光成形膜220的第二棱柱图案223a交叉。例如，所述第一光成形膜210的第一棱柱图案213a与所述第二光成形膜220的第二棱柱图案223a垂直。
所述第一和第二棱柱图案213a和223a中的每一个都具有圆形(round-shape)。例如，所述第一和第二棱柱图案213a和223a中的每一个的顶点都具有大约4微米的曲率半径。由于第一和第二棱柱图案213a和223a，所述光被所述第一和第二光成形膜210和220朝向所述光成形膜200上的(图2的)液晶面板110扩散并聚集，从而提高了所述亮度。
所述第一和第二聚光层213和223的每一个都具有大约1.55-1.58的折射率。所述第一和第二基层211和221的每一个都具有大约15-55%的混浊。该混浊是一种通过透明材料的光根据该透明材料的自然属性被扩散而使清晰变得模糊的现象。所述混浊通过以下公式计算。
混浊属性(%)={(光的总量)-(直接移动的光量)}/(光的总量)*100
视角的亮度由所述混浊控制。当混浊小于10％时，光的扩散率太低，以至于不能获得所需的视角。当混浊大于60%时，光的透射率太低，以至于不能获得所需的亮度。因此，当所述第一和第二基层211和221的每一个都具有大约15-55%的混浊时，可以获得所需的亮度和所需的视角。
为了具有所需的混浊，所述第一和第二基层211和221的每一个在其背面可以具有光扩散颗粒，例如珠子(bread)(未示出)、或精细图案(未示出)。所述光被珠子扩散，从而可以防止所述光被部分聚集。光扩散角度也可以被精细图案的形状控制。例如，该精细图案可以具有椭圆形和多边形之一。可替代的是，该精细图案也可以是全息图。
来自所述灯129a的光由灯导向装置129b引导而通过所述导光板123。所述光通过所述第一和第二光成形膜210和220以被处理成均匀亮度的光源。因此，(图2的)液晶面板110可以提供高质量的图像。
也就是说，与根据所述相关技术的背光单元相比，根据本发明的背光单元120由于第一和第二光成形膜210和220提供更加均匀的平面光源。所述光成形膜200可以代替(图1的)光学片21，从而提高了LCD的调制工序收益，并降低了LCD的生产成本。
以上的LCD是以侧光式背光单元解释的。可替代的是，包含第一和第二光成形膜210和220的光成形膜200也可以应用于直下式背光单元。
在不脱离本发明的精神或范围的情况下可以对本发明作出各种修改和变形，对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，本发明将覆盖落在所附权利要求及其等效范围内的对本发明进行的各种修改和变形。

Claims (12)

1.一种液晶显示器，包括：
液晶面板；以及
向所述液晶面板提供光的背光单元，该背光单元包括：
在所述液晶面板下方的光源；及
在所述光源与液晶面板之间的光成形膜，所述光成形膜包括第一膜和第二膜，所述第一膜包括第一基层和多个第一棱柱图案，并且所述第二膜包括第二基层和多个第二棱柱图案，
其中所述第一基层和第二基层的每一个具有混浊，并且所述多个第一棱柱图案与多个第二棱柱图案交叉，其中所述第一基层和第二基层的每一个由聚甲基丙烯酸甲酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯形成，
其中第一棱柱图案和第二棱柱图案的每一个具有圆形，以及
其中第一棱柱图案和第二棱柱图案的每一个的顶点具有4微米的曲率半径。
2.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中所述背光单元还包括在所述光源下方的反射片。
3.根据权利要求2所述的液晶显示器，其中所述背光单元还包括在所述反射片上方并在所述第一膜和第二膜下方的导光板，其中所述光源设置在所述导光板的至少一侧。
4.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中第一棱柱图案和第二棱柱图案的每一个由基于丙稀的树脂或感光材料形成。
5.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中所述第一基层和第二基层的每一个的混浊具有15%-55%的范围，并且所述第一膜和第二膜分别包括第一聚光层和第二聚光层，所述第一聚光层和第二聚光层的每一个都具有1.55-1.58的折射率。
6.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中所述第一基层和第二基层的每一个包括珠子或精细图案。
7.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中所述光源包括冷阴极荧光灯、外部电极荧光灯和发光二极管之一。
8.根据权利要求1所述的液晶显示器，其中还包括覆盖所述背光单元的侧面和液晶面板的侧面的主框架、覆盖所述液晶面板的正面边缘的顶部框架，以及覆盖所述背光单元的背面的底部框架。
9.一种用于液晶面板的背光单元的光成形膜，包括：
包含第一基层以及多个第一棱柱图案的第一膜；以及
包含第二基层以及多个第二棱柱图案的第二膜，
其中所述第一基层和第二基层的每一个具有混浊，并且所述多个第一棱柱图案与多个第二棱柱图案交叉，其中所述第一基层和第二基层的每一个由聚甲基丙烯酸甲酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯形成，
其中第一棱柱图案和第二棱柱图案的每一个具有圆形，以及
其中第一棱柱图案和第二棱柱图案的每一个的顶点具有4微米的曲率半径。
10.根据权利要求9所述的光成形膜，所述第一棱柱图案和第二棱柱图案的每一个由基于丙稀的树脂或感光材料形成。
11.根据权利要求9所述的光成形膜，其中所述第一基层和第二基层的每一个的混浊具有15%-55%的范围，并且所述第一膜和第二膜分别包括第一聚光层和第二聚光层，所述第一聚光层和第二聚光层的每一个都具有1.55-1.58的折射率。
12.根据权利要求9所述的光成形膜，其中所述第一基层和第二基层的每一个包括珠子或精细图案。
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