專利名稱：多功能光學片和包括多功能光學片的液晶顯示器件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示器件，且尤其涉及一種用于液晶顯示器件的多 功能光學片。
背景技術：
隨著信息技術的迅速發(fā)展，平板顯示(FPD)器件，例如液晶顯示(LCD) 器件、等離子顯示面板(PDP)、電致發(fā)光顯示(ELD)器件和場發(fā)射顯示(FED) 器件，已經得到了發(fā)展并取代了陰極射線管(CRT)。
在這些器件當中，液晶顯示(LCD)器件由于其卓越的移動圖像和高對比 度，最廣泛地用于筆記本型計算機的監(jiān)視器、個人計算機和電視的監(jiān)視器。
另外，由于LCD器件不能自發(fā)光，LCD器件需要額外的光源。因此，背 光單元設置在液晶(LC)面板的背側，并發(fā)射光進入LC面板，從而能夠顯示 可辨別的圖像。背光單元包括冷陰極熒光燈(CCFL)、外部電極熒光燈(EEFL) 或發(fā)光二極管(LED)作為光源。
根據光源相對于顯示面板的位置，背光單元分為側光式和直下式。在側光 式背光單元中， 一個或一對燈設置在背光單元的導光板的一側或兩側之一。在 直下式背光單元中，多個燈直接設置在顯示面板的下方。
圖1是根據現有技術的包括直下式背光單元的液晶顯示(LCD)器件的橫 截面圖。在圖1中，現有技術的LCD器件包括液晶面板10、背光單元50、主 支架(support main) 60、頂蓋70和底蓋80。液晶面板10包括上基板13和下 基板15。印刷電路板(未示出)連接到液晶面板10的一側。主支架60圍繞 液晶面板10和背光單元50的側表面。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的后表面。頂蓋70和底蓋80與主支架60結合在一起從而構成一個整體。
背光單元50包括反射片40、多個燈30、散射板22和多個光學片20。多 個燈30設置在反射片40上方，且散射板22和多個光學片20依次設置在多個 燈30的上方。
多個光學片20包括散射片(未示出)和至少一個聚光片(未示出)。將 參照圖2更詳細地描述多個光學片20。
圖2是圖1中的散射板和多個光學片的示意圖。在圖2中，多個光學片 20，即散射片24和聚光片26，依次設置在散射板22的上方。
散射板22可由透明的丙烯酸樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯 (polymethylmethacrylate ， PMMA )或熱塑性聚對苯二甲酸乙二醇酯 (thermoplastic polyethylene terephthalate， PET)來形成，它們其中包含不規(guī)則 的顆粒，散射板22可具有不同霧化(haze)特性。散射板22使得從圖1的多 個燈30發(fā)射的光傳向圖1的液晶面板10，并散射光，使得光可在相對較寬的 角度范圍內入射到圖1的液晶面板10上。
散射板22上方的散射片24通常由PET基膜和在基膜兩側的丙烯酸樹脂 層構成，其包括光散射體，例如珠子(bead)。散射片24散射來自散射板22 的光，從而可由于部分聚光而不存在修補部分(patched portion)，且散射片 24控制光的方向，使得光可傳向聚光片26。
聚光片26包括PET基膜和棱鏡圖案28。棱鏡圖案28規(guī)則地設置在基膜 的上表面。棱鏡圖案28通常反射和聚集光。
圖3是穿過圖2的聚光片的光的路徑的示意圖。
在圖3中，入射到聚光片26上的光相對于聚光片26的下表面的法線成約 5度角。入射到聚光區(qū)域A的光由棱鏡圖案28折射，并聚向圖l的液晶面板 10，從而導致亮度的增加。入射到全反射區(qū)域B的光在棱鏡圖案28的表面向 下反射。
反射光由反射片40再次反射，然后重新提供給聚光片26。因此，使光的 損耗最小化。
然而，在聚光片26中除了光的聚集和反射，由于旁瓣(side lobe)的原因 存在光的損耗。這降低了光效并減弱了視角特性。
尤其是，在圖中，由C標記的區(qū)域表示出現旁瓣的區(qū)域，其中區(qū)域C是指旁瓣區(qū)域。入射到旁瓣區(qū)域C的光在棱鏡圖案28的表面折射向多余的方向，
而不是朝向圖1的液晶面板10，并因此被損耗掉。因此，在旁瓣區(qū)域c中存
在漏光。
圖4和圖5分別示出了包含圖3的現有技術的聚光片的背光單元中亮度的 分布和光的分布對視角的圖表。在圖4和圖5中，中心O的兩側存在亮度高 的區(qū)域，且該區(qū)域是旁瓣區(qū)域C。
為了解決這個問題，用于循環(huán)利用光的反射偏光片或散射片還可設置在聚 光片的上方，且可減少或去除旁瓣，從而提高了光效和視角特性。但是，這增 加了光學片是數量和液晶顯示模塊的加工時間。因此，降低了加工效率，并增 加了成本。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明提供了一種多功能光學片和包括該多功能光學片的液晶顯示 器件，其基本上消除了由現有技術的限制和缺陷導致的一個或多個問題。
本發(fā)明的優(yōu)點在于提供了一種多功能光學片和包括該多功能光學片的液 晶顯示器件，其去除了背光單元的旁瓣，提高了光效和視角特性，從而顯示具 有均勻亮度和高質量的圖像。
本發(fā)明的另一優(yōu)點在于提供了一種多功能光學片和包括該多功能光學片 的液晶顯示器件，其由于簡化了制造工藝，提高了加工效率并降低了制造成本。
本發(fā)明附加的特征和優(yōu)點將在以下說明書中闡明，并且從以下描述中將部 分顯而易見，或者通過實施本發(fā)明可以理解。本發(fā)明的目的和其它優(yōu)點將通過 在書面說明書及其權利要求書以及附圖中具體指出的結構得到實現和獲得。
為了實現這些和其它優(yōu)點并且根據本發(fā)明實施方式的目的，如此具體實施 和廣泛描述的，本發(fā)明提供了一種用于液晶顯示器件的多功能光學片，其包括 散射入射光的基板、位于基板上并包括多個圖案使得峰和谷彼此交替的聚光 層，以及位于基板和聚光層之間并對應于谷的反射圖案。
另一方面， 一種液晶顯示器件包括液晶面板；在液晶面板下方的多功能光 學片，該多功能光學片包括光散射裝置；包括彼此交替的峰和谷的聚光裝置； 對應于谷的反射圖案；在多功能光學片下方的至少一個燈；和在至少一個燈下 方的反射片。應該理解，前述概括描述和以下詳細描述均為示例性和解釋性的，并且意 欲提供對于如權利要求所要求的本發(fā)明的進一步理解。


附圖用于對本發(fā)明提供進一步理解，并且合并構成本說明書一部分，其示 出了本發(fā)明的實施方式并且與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。 在附圖中
圖1是根據現有技術的包括直下式背光單元的液晶顯示(LCD)器件的橫 截面圖2是圖1中的散射板和多個光學片的示意圖； 圖3是穿過圖2的聚光片的光的路徑的示意圖4和圖5分別是示出了包含圖3的現有技術的聚光片的背光單元中亮度
的分布和光的分布對視角的圖表；
圖6是根據本發(fā)明的示例性實施方式的LCD模塊的透視圖7是示意性的示出了根據本發(fā)明的第一實施方式的多功能光學片的結
構的橫截面圖8是示意性的示出了穿過圖7的多功能光學片的光的路徑的示意圖9和圖10分別是示出了包含上述多功能光學片的背光單元中亮度的分 布和光的分布對視角的圖表；
圖11是示意性的示出了根據本發(fā)明的多功能光學片和聚光片的橫截面
圖12是示出了包括圖11的多功能光學片和聚光學片的背光單元中亮度 分布對視角的圖表；
圖13是示出了根據本發(fā)明的背光單元中亮度分布對視角的圖表；
圖14是示意性的示出了根據本發(fā)明的第一實施方式的多功能光學片的另 一個結構的橫截面圖15是示意性的示出了根據本發(fā)明的第二實施方式的多功能光學片的結 構的橫截面圖；以及
圖16是示意性的示出了根據本發(fā)明的第二實施方式的多功能光學片的另 一個結構的橫截面圖。
具體實施例方式
以下將詳細標注所示本發(fā)明實施方式，在附圖中示出其示例。
圖6是根據本發(fā)明的示例性實施方式的LCD模塊的透視圖。
在圖6中，LCD模塊包括液晶面板110、背光單元150、主支架160、頂 蓋170和底蓋180。
液晶面板110顯示圖像。液晶面板110包括第一基板113和第二基板115， 它們彼此相對并粘接，其間夾有液晶層。源和柵印刷電路板117a和117b經由 例如柔性印刷電路板116分別連接到液晶面板110的相鄰側。在模塊加工期間， 源和柵印刷電路板U7a和117b彎向底蓋180的側表面或后表面。柵印刷電路 板117b向柵線提供用于導通/截止薄膜晶體管(未示出)的掃描信號，且源印 刷電路板117a向數據線提供每一幀的圖像信號。
背光單元150設置在液晶面板110的下方，且矩形框架的主支架160形成 背光單元150和液晶面板110的邊緣。頂蓋170覆蓋液晶面板110的前側的邊 緣，且底蓋180覆蓋背光單元150的后表面。頂蓋170和底蓋180與主支架 160結合在一起。
背光單元150包括反射片140、反射片140上方的多個燈130、燈130上 方的多功能光學片120。燈130由一對側支架132固定，該側支架132與底蓋 180結合在一起。
雖然未在圖中示出，背光單元150還包括燈導向裝置(未示出)。燈導向 裝置防止多功能光學片120下垂，從而保持燈130和多功能光學片120之間的 距離均勻，并防止燈130由于外部碰撞而抖動或損壞。
從燈130發(fā)射光，并傳向多功能光學片120。當穿過多功能光學片120時， 光變成均勻面光源。將該面光源提供給液晶面板110，從而液晶面板110顯示 圖像。
在包括多功能光學片120的背光單元150中，沒有旁瓣。這是因為優(yōu)化的 多功能光學片120去除發(fā)射光的旁瓣，從而提高聚光效率和前側的亮度。
圖7是示意性的示出了根據本發(fā)明的第一實施方式的多功能光學片的結 構的橫截面圖。
在圖7中，多功能光學片120包括底板121;散射層123，用于散射從圖6的燈130發(fā)射的光；聚光層127，用于將由散射層123散射的光聚集到圖6 的液晶面板110;以及反射層125，用于循環(huán)利用部分光。
底板121包括透明材料。散射層123形成在底板121的下表面上。散射層 123根據光的均勻性而具有不同霧化特性。這里，霧化是一種現象，其中當光 透射透明薄膜時，除了反射或吸收，光被薄膜的.材料散射，且薄膜的清晰度在 外形上變模糊。霧化值由以下的等式l確定。
霧化值(％)=((光的總透射量一直行光的量)/散射光線的透射量)X 100------等式1。
通過控制霧化值，可獲得預期的亮度和視角。如果霧化值小于30%，則光 散射降低，因此視角變窄。如果霧化值大于90%,則光透射率降低，因此亮度 降低。
因此，散射層123的霧化值理想地在40%到80%范圍之內，從而光散射 和光透射率是均勻的。
為了獲得上述霧化值，散射層123可包括光散射裝置，例如珠子123a。 可選地，散射層123在其下表面可包括不具有珠子123a的精細圖案(未示出)。
散射層123可由丙烯酸樹脂材料形成，在其中具有珠子123a。珠子123a 分散入射到散射層123上的光，并防止光部分聚集。
不包括珠子123a的散射層123根據精細圖案(未示出)的形狀來控制光 的散射角。例如，該精細圖案可以是橢圓圖案或多邊形圖案。該精細圖案可以 是全息圖案，并由于干涉圖案，向不對稱方向將光折射至入射方向，由此聚集 的光可沿著更傾斜的角度散射。
如此，光被散射，并防止光部分聚集。
另外，聚光層127形成在底板121的上表面上，其中底板121的上表面與 形成有散射層123的底板121的下表面相對。聚光層127包括圓頂形凸透鏡圖 案127a，其沿直線平行設置，以聚集光線。凸透鏡圖案127a彼此平行設置， 峰和谷彼此交替。
反射層125形成在底板121和聚光層127之間，更具體地是形成在底板 121和凸透鏡圖案127a之間。反射層125包括反射圖案125a，其對應于底板 121的上表面上的凸透鏡圖案127a之間的谷。反射層125可由氧化鈦(Ti02) 或氧化鎂(MgO)形成，并具有帶狀。在反射圖案125a之間的部分可由透明絕緣材料125b形成。
這里，入射到多功能光學片120上的光相對于聚光層127的下表面的法線 成約5度角。由于光的特性，根據光的光學路徑可限定聚光區(qū)域L、全反射區(qū) 域M和阻斷反射(blocking-reflection)區(qū)域N。
如圖8中所示，穿過散射層123的光入射在聚光區(qū)域L上，并通過凸透鏡 圖案127a聚集，從而穿過凸透鏡圖案127a的光相對于聚光層127的下表面成 約60度到90度角，從而提高亮度。
入射在全反射區(qū)域M上的光在凸透鏡圖案127a的表面被折射，并向入射 方向反射。反射光由圖6的反射片140再次反射，并被循環(huán)利用，從而使光的 損耗最小化。
入射在阻斷反射區(qū)域N上的光不穿過反射圖案125a并向入射方向反射。 與全反射區(qū)域M相似，被反射圖案125a反射的光被圖6的反射片140再次反 射向圖6的液晶面板110，并被循環(huán)利用，從而使光的損耗最小化。
如此，本發(fā)明的多功能光學片120包括阻斷反射區(qū)域，來代替現有技術中 的旁瓣區(qū)域。多功能光學片120使現有技術中折射向多余方向并被損耗掉的光 被圖6的反射片140再次反射，并防止了旁瓣。
在本發(fā)明中，多功能光學片120設置在圖6的燈130的上方，使得多功能 光學片120的散射層123鄰近圖6的燈130。這樣防止了旁瓣，并達到了更均 勻的亮度。
同時，反射層125的反射圖案125a的寬度和厚度取決于聚光層127的厚 度或折射系數，或取決于透射光的角度。由于反射圖案125a，多功能光學片 120的孔徑比有利地在約30%到約70%的范圍之內。
為了獲得更寬的視角，由于反射圖案125a，孔徑比可在約45%到約70% 的范圍之內?？蛇x地，為了在前側獲得更高的亮度，由于反射圖案125a，孔 徑比可在約30%到約40%的范圍之內。
圖9和圖10分別是示出了包含上述多功能光學片的背光單元中亮度的分 布和光的分布對視角的圖表。如圖中所示，在阻斷反射區(qū)域N中消除了包括 圖2的現有技術的聚光片26的背光單元的旁瓣。
這里，具有90度直角的棱鏡圖案可代替凸透鏡圖案127a來使用。
同時，如在圖ll中所示，聚光片129還可設置在多功能光學片120的上方。聚光片129可包括凸透鏡圖案或棱鏡圖案。例如，聚光片129可包括凸透 鏡圖案，且聚光片129的凸透鏡圖案可與多功能光學片120的凸透鏡圖案127a 交叉。
圖12是示出了包括圖11的多功能光學片和聚光片的背光單元中亮度分 布對視角的圖表。
在圖12中，當聚光片129還設置在多功能光學片120的上方時，亮度更 均勻，且更有效地聚集光。
散射片(未示出)還可設置在多功能光學片120的上方。在這種情況下， 由于凸透鏡圖案127a的排列而出現的摩爾(MoiW)現象能夠受到控制，并可 提供更均勻的面光源。
可選±也，根據目的，多功能光學片120的散射層123、聚光層127和反射 層125可受到控制，以具有預定的霧化值、寬度或厚度、以及均勻的亮度，能 夠獲得聚光效應和面光源。
圖13是示出了根據本發(fā)明的背光單元中亮度分布對視角的圖表。第一背 光單元Bl包括多功能光學片，第二背光單元B2包括多功能光學片和多功能 光學片上方的聚光片，且第三背光單元B3包括多功能光學片和多功能光學片 上方的散射片。
如在圖13中所示，第二背光單元B2基本上已經增加了前側的亮度并提 高了視角特性，其中第二背光單元B2包括多功能光學片上方的凸透鏡形聚光 片。
同時，圖14是示意性的示出了根據本發(fā)明的第一實施方式的多功能光學 片的另一個結構的橫截面圖。在圖14中，多功能光學片120包括散射板221、 反射層125和聚光層127。散射板221可用作基板。即，散射板221可代替圖 7的底板121 。散射板221包括不均勻顆粒并具有空間散射(volume scattering) 特性。因而，也可省略圖7的散射層123。
即使以直下式背光單元為例做出說明，本發(fā)明能夠應用于側光式背光單 元。在這種情況下，還包括導光板(未示出)，且圖6的燈130設置在導光板 的一側或兩側。多功能光學片120設置在導光板的上方。
圖15是示意性的示出了根據本發(fā)明的第二實施方式的多功能光學片的結 構的橫截面圖。圖15的多功能光學片的結構與圖7中相似。在圖15中，與圖7中相同的部件使用相同的標記，并可省略對相同部件的說明。
在圖15中，多功能光學片120包括底板121、散射層123和聚光層127。 散射層123形成在底板121的下表面，且具有約40%到約80%的霧化特性。 聚光層127形成在與散射層123相對的底板121的上表面，并由凸透鏡圖案 127a構成。多個凹槽225形成在對應于谷的底板121的上表面，其中凸透鏡. 圖案127a在谷處彼此相連。
多個凹槽225彼此隔開。每個凹槽225沿著長度方向具有帶狀，且橫截面 為矩形。反射圖案125a形成在凹槽225內，并由氧化鈦(Ti02)或氧化鎂(MgO) 制成。
圖16是示意性的示出了根據本發(fā)明的第二實施方式的多功能光學片的另 一個結構的橫截面圖。在圖16中，多功能光學片120包括散射板221和聚光 層127。散射板221可用作基板。散射板221可代替圖15的底板121。散射板 221包括不均勻顆粒并具有空間散射特性。多個凹槽225形成在散射板221的 上表面。多個凹槽225對應于谷，其中凸透鏡圖案127a在谷處彼此相連。因 而，也可省略圖15的散射層123。
如此，本發(fā)明的多功能光學片120包括散射層123，用于散射從圖6的燈 130發(fā)射的光；聚光層127，用于將由散射層123散射的光聚集到圖6的液晶 面板110;以及反射層125，用于循環(huán)利用部分光。因而，可防止由于旁瓣引 起的光的損耗。此外，也可防止光效和視角特性減小或降低。
更進一步，當聚光片129或散射片(未示出)設置在多功能光學片120 的上方時，大大提高了聚光效率和前側的亮度。液晶顯示器件顯示具有更均勻 亮度和高質量的圖像。
另外，當制造液晶顯示器件時，提高了加工效率，并降低了成本。
對于本領域的技術人員來說顯而易見的，在不偏離本發(fā)明原理或范圍的情 況下，可做出各種修改和變型。因此，本發(fā)明意欲包括在所附權利要求及其等 同物的范圍中的本發(fā)明的修改和變型。
權利要求
1、一種用于液晶顯示器件的多功能光學片，包括基板，其散射入射光；聚光層，其位于所述基板上并包括多個圖案，使得峰和谷彼此交替；以及反射圖案，其位于所述基板和所述聚光層之間，并對應于所述谷。
2、 根據權利要求1所述的多功能光學片，其特征在于，所述基板包括底 板和所述底板下表面上的散射層，其中所述底板的下表面與所述底板的上表面 相對，所述聚光層設置在所述底板的上表面上。
3、 根據權利要求2所述的多功能光學片，其特征在于，所述散射層的霧 化值在40%到80%范圍內。
4、 根據權利要求3所述的多功能光學片，其特征在于，所述散射層包括 其中具有珠子的丙烯酸樹脂材料。
5、 根據權利要求3所述的多功能光學片，其特征在于，所述散射層在所 述散射層的下表面包括橢圓圖案、多邊形圖案和全息圖案的其中之一。
6、 根據權利要求1所述的多功能光學片，其特征在于，所述基板包括其 中具有不均勻顆粒的散射板。
7、 根據權利要求1所述的多功能光學片，其特征在于，在相鄰的反射圖 案之間的部分包括透明絕緣材料。
8、 根據權利要求1所述的多功能光學片，其特征在于，在所述基板的上 表面形成凹槽，且所述反射圖案分別設置在所述凹槽中。
9、 根據權利要求1所述的多功能光學片，其特征在于，所述反射圖案由 氧化鈦或氧化鎂形成。
10、 根據權利要求l所述的多功能光學片，其特征在于，多個圖案包括圓 頂形凸透鏡圖案和棱鏡圖案的其中之一。
11、 一種液晶顯示器件，包括 液晶面板；多功能光學片，其位于所述液晶面板的下方，所述多功能光學片包括光散 射裝置、包括彼此交替的峰和谷的聚光裝置、以及對應于谷的反射圖案； 至少一個燈，其位于所述多功能光學片的下方；反射片，其位于所述至少一個燈的下方。
12、 根據權利要求11所述的器件，其特征在于，在相鄰的反射圖案之間 的部分包括透明絕緣材料。
13、 根據權利要求11所述的器件，其特征在于，所述光散射裝置的霧化值在40%到80%的范圍內。
14、 根據權利要求13所述的器件，其特征在于，所述光散射裝置包括珠 子或在所述散射層的下表面包括橢圓圖案、多邊形圖案和全息圖案的其中之
15、 根據權利要求13所述的器件，其特征在于，所述光散射裝置具有空 間散射特性。
16、 根據權利要求11所述的器件，其特征在于，還包括多功能光學片上 方的聚光片。
17、 根據權利要求16所述的器件，其特征在于，所述聚光裝置和所述聚 光片包括凸透鏡圖案和棱鏡圖案的其中之一，且所述聚光裝置的圖案與所述聚 光片的圖案交叉。
18、 根據權利要求11所述的器件，其特征在于，還包括多功能光學片上 方的散射片。
19、 根據權利要求11所述的器件，其特征在于，多個燈直接設置在多功 能光學片的下方，且并排設置。
20、 根據權利要求11所述的器件，其特征在于，還包括多功能光學片下 方的導光板，且至少一個燈設置在所述導光板的至少一個側表面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于液晶顯示器件的多功能光學片，包括散射入射光的基板；聚光層，位于所述基板上并包括多個圖案，使得峰和谷彼此交替；以及反射圖案，位于所述基板和所述聚光層之間，并對應于所述谷。
文檔編號G02F1/1335GK101308282SQ20081009811
公開日2008年11月19日 申請日期2008年5月13日 優(yōu)先權日2007年5月14日
發(fā)明者權赫燦, 李萬煥, 鄭容熏 申請人:樂金顯示有限公司