專利名稱：液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液晶顯示器。更具體地說，本發(fā)明涉及一種具有棱鏡片的液晶顯示器，其能夠表現(xiàn)高集光效率(light collection efficiency )。
背景技術(shù)：
近來，隨著例如移動電話、PDA(個人數(shù)字助理)、計算機和大尺寸電視機的各種電子設(shè)備已經(jīng)被開發(fā)，對適用于所述電子設(shè)備的平板顯示裝置的需求也逐漸增加。
例如LCD (液晶顯示器)、PDP (等離子體顯示面板)、FED (場發(fā)光顯示器)、VFD (真空焚光顯示器)、EPD (電泳顯示器)等的平板顯示裝置已經(jīng)被積極地研究。目前，在它們之中，LCD由于批量生產(chǎn)、簡單的驅(qū)動方案和高質(zhì)量圖像而受到關(guān)注。
LCD是利用液晶的光學各向異性的顯示設(shè)備，并且通過利用電場控制液晶的透光率來顯示圖像。
這種LCD包括用于顯示圖像的液晶顯示面板。由于液晶顯示面板是非發(fā)射裝置，因此LCD另外需要用于將光供應(yīng)到液晶顯示面板的背光單元。
背光單元包括例如漫射片、棱鏡片和保護片的光學片，以增加液晶面板的透光率。近來，漫射片或保護片已被從背光單元去除，以減少制造成本。但是，如果例如漫射片或保護片的光學片被從背光單元去除，則不僅根據(jù)從導光板輸出的光的出射角的光的泄漏增加，而且視角會擴大并且亮度會減小。因此，需要能夠通過增加亮度來提高集光效率同時不使視角變差的棱鏡片的結(jié)構(gòu)
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供一種液晶顯示器，該液晶顯示器能夠根據(jù)從導光板輸出的光的出射角通過減小光損失來增大集光效率，并且能夠增加亮度而不使#見角變差。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，液晶顯示器包括液晶面板；光源，設(shè)置在液晶面板的下部的一側(cè)，用于輸出光；導光板，設(shè)置在光源的一側(cè)，用于將光引導至液晶面板；以及至少一個棱鏡片，設(shè)置在導光板的上方，以收集光。
所述棱鏡片包括基部和多個棱鏡山。所述基部包括前表面和面對所述前表面的后表面。所述棱鏡山與基部一體地形成在基部的后表面上。棱鏡山的反射率優(yōu)選地在大約1.4至大約1.7的范圍內(nèi)。
所述棱鏡山可沿著一個方向延伸，并且延伸方向可任意地改變。
每個棱鏡山包括多個光入射表面和一個反射表面。所述光入射表面用于接收光。所述反射表面與光入射表面相鄰，用于反射光。所述棱鏡山的形成在反射表面和與所述反射表面接近的光入射表面之間的頂角在大約70。至大約100。的范圍內(nèi)。
所述光入射表面可具有兩個或多個平面。在具有兩個或多個平面的情況下，所述光入射表面包括第一光入射表面和第二光入射表面。所述第一光入射表面可連接到第二光入射表面同時與所述第二光入射表面接觸。此外，第一光入射表面可通過介于第一光入射表面和第二光入射表面之間的曲面連接到第二光入射表面。
假設(shè)在第 一光入射表面和經(jīng)過每個棱鏡山的角點的垂直于所述前表面的直線之間形成的角為exl，在第二光入射表面和經(jīng)過每個棱鏡山的角點的垂直
于所述前表面的直線之間形成的角為ex2，并且在反射表面和經(jīng)過每個棱鏡山的角點的垂直于所述前表面的直線之間形成的角為ey，那么exl〉ex2,并且exl>ey。在一個示例中，ex2大于或等于大約0。且小于大約50。， ey優(yōu)選地在大
約30°至大約34。的范圍內(nèi)。反射表面可為具有直線形輪廓的平面，或可為具有在大約30至oo的范圍內(nèi)的曲率的曲面。
棱鏡山可具有多種高度。在一個示例中，棱鏡山可具有彼此不同的至少兩種高度。如果棱鏡山具有彼此不同的至少兩種高度，則棱鏡山可彼此交替
地布置。
棱鏡山可具有彼此不同的兩種頂角。具有兩種頂角的棱鏡山可彼此交替
地布置?；靠稍谄淝氨砻嬖O(shè)置隨意排列的曲線圖案，以具有不規(guī)則的波紋形狀
(corrugated shape ),或者基部可在其前表面設(shè)置沿著與形成在后表面上的棱鏡山的圖案的延伸方向不同的方向延伸的多個突起。所述突起可具有雙凸透鏡形狀。
具有根據(jù)本發(fā)明的棱鏡片的液晶顯示器可根據(jù)出射角使光損失最小化，并且增大亮度同時確保足夠的視角。當使用這種棱鏡片時，與傳統(tǒng)棱鏡片一起使用的漫射片或保護片可被省略，從而從經(jīng)濟的角度看，所述棱鏡片是有利的。
因此，本發(fā)明提供能夠一種通過增大亮度來提高集光效率而不使視角變差的棱鏡片，以及一種具有提高的亮度的高質(zhì)量的液晶顯示器。


通過下面結(jié)合附圖進行的詳細描述，本發(fā)明的上述和其它優(yōu)點將會變得更加清楚，其中
圖1是示意性地顯示根據(jù)本發(fā)明的實施例的LCD的分解透視圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的棱鏡片的截面圖，并且是沿著圖
i的n-ir線截取的示圖3A至圖3C是顯示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的棱鏡山(prismmountam)的第一至第三結(jié)構(gòu)的截面圖，圖3D是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例的棱鏡山的第四結(jié)構(gòu)的截面圖4A至圖4E是顯示當光從導光板的出射角分別為大約85。、大約74°、大約65°、大約55°和大約45。時的基于下述棱鏡片的集光效率仿真的照片，所述棱鏡片具有具有根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的第 一結(jié)構(gòu)的等邊三角形棱鏡山；
大約65°、大約55°和大約45。時的基于下述棱鏡片的集光效率仿真的照片，所述棱鏡片具有具有根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的第二結(jié)構(gòu)的三角形棱鏡山；
大約65°、大約55°和大約45。時的基于下述棱鏡片的集光效率仿真的照片，所述棱鏡片具有具有與本發(fā)明的 一個實施例相似的第三結(jié)構(gòu)的棱鏡山；
大約65°、大約55°或大約45。時的集光效率仿真的照片，所述棱鏡片具有具有根據(jù)本發(fā)明的 一個實施例的第四結(jié)構(gòu)的棱鏡山；
圖8A至圖8E是顯示當不使用棱鏡片時和當光已經(jīng)過具有第一至第四結(jié)
構(gòu)的棱鏡片時的光分布仿真的示圖9是顯示圖8A至圖8E的光分布仿真的結(jié)果的曲線圖10是顯示根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的棱鏡片的 一部分的截面圖11是顯示根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的棱鏡片的截面圖12是顯示根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的棱鏡片的截面圖13是顯示當光已經(jīng)過包括具有單一角的棱鏡山的棱鏡片時的光分布
仿真的結(jié)果的曲線圖14是顯示曲線a、 b、 c、 d的曲線圖，其中，a和b代表針對包括具有
大約31.3?；虼蠹s33.7。的單一角ey的棱鏡山的棱鏡片的光輸出仿真；曲線c
代表針對包括具有大約3L3。和大約33.7。的兩種頂角(vertical angle )的棱鏡
山的棱鏡片的光輸出仿真；曲線d代表針對具有大約32。的頂角的棱鏡片的光
輸出仿真；
圖15是顯示根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的棱鏡片的截面圖；圖16是顯示根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的棱鏡片的透視圖；圖17是顯示根據(jù)本發(fā)明的第七實施例的棱鏡片的透視圖；圖18是顯示根據(jù)本發(fā)明的第八實施例的棱鏡片的透視圖。
具體實施例方式
以下，將參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的液晶顯示器。在以下描述中，使用焚光燈作為光源。例如，光源可使用設(shè)置在液晶面板的一側(cè)的邊緣照明型光源。但是，本發(fā)明不限于此，而是可包括例如發(fā)光二極管的各種光源。
應(yīng)該理解，本發(fā)明不應(yīng)被限于以下實施例，而是在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可做出各種改變和修改。同時，為了清楚解釋的目的，在附圖中顯示的元件可被簡化或者放大。此外，相同的標號在整個附圖中都被用于指代相同的元件。此外，為了解釋方便，以液晶面板為基礎(chǔ)，光輸出的方向?qū)皮稱作前部或上部，而反方向?qū)㈡しQ作后部或下部。圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明的實施例的LCD 100的分解透視圖。如圖1所示，LCD 100包括液晶面板120、模框130、棱鏡片140、導光板150、光源160、反射片170以及上蓋110和下蓋180。液晶面板120形成 圖像。模框130支撐液晶面板120的邊緣。棱鏡片140被設(shè)置在?？?30的 下方。導光板150被設(shè)置在棱鏡片140的下方。光源160被設(shè)置在導光板150 的一側(cè)。反射片170被設(shè)置在導光板150的下方。上蓋110和下蓋180彼此 結(jié)合以將上述元件容納在其中。
上蓋110具有支撐液晶面板120的前表面的邊緣的結(jié)構(gòu)。上蓋110包括 暴露液晶面板120的顯示區(qū)域的顯示窗口。此外，在上蓋110的側(cè)表面設(shè)置 有螺釘孔(未示出)，以與下蓋180結(jié)合。
液晶面板120呈具有長邊側(cè)和短邊側(cè)的矩形形狀。液晶面板120包括第 一基底121、與第一基底121面對的第二基底122以及介于第一基底121和 第二基底122之間的液晶(未示出)。第一基底和第二基底可分別包括薄膜晶 體管和濾色器。在該情況下，第一基底和第二基底分別被稱為薄膜晶體管基 底和濾色器基底。 _
第 一基底包括按照矩陣的形式彼此交錯以限定像素的多條柵極線和數(shù)據(jù) 線。在每個像素中，薄膜晶體管形成在靠近柵極線和數(shù)據(jù)線的交叉處。
雖然沒有顯示，但是連接到液晶面板120的薄膜晶體管的印刷電路板可 被設(shè)置在液晶面板120的一側(cè)。從印刷電路板傳輸?shù)男盘柾ㄟ^互連 (interconnection)被傳輸?shù)奖∧ぞw管，并且薄膜晶體管根據(jù)所述信號將電 壓施加到像素，從而驅(qū)動液晶層。
?？?30圍繞液晶面板120的邊緣設(shè)置。?？?30基本具有四邊形環(huán)的 形式。?？?30支撐液晶面板120和棱鏡片140。如果需要的話，模塊130 可與棱鏡片140隔開預(yù)定距離，以支撐棱鏡片140。模塊130與下蓋180結(jié) 合，以在其中容納棱鏡片140、導光板150和光源160。
棱鏡片140介于液晶面板120和導光板150之間。棱鏡片140沿著與液 晶面板120的平坦面垂直的方向收集漫射的光，使得漫射的光垂直地入射到 液晶面板120的后表面。此外，棱鏡片140允許從中經(jīng)過的光具有均勻的亮 度分布。將在稍后描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的棱鏡片140。
如果需要的話，漫射片(未示出)可介于棱鏡片140和導光板150之間。 漫射片使沿著一個方向施加的光漫射，以提供均勻的光亮度分布。
導光板150被設(shè)置在液晶面板120的后表面下方，以將從光源160出射 的光引導至液晶面板120的后表面。導光板150具有前表面和與前表面相對的后表面。前表面被稱作出射表面，光從出射表面輸出到液晶面板120，后 表面被稱作反面。光散射圖案可形成在出射表面和反面中的至少一個上。多 個光散射圖案可按照各種形狀形成。例如，光散射圖案可具有沿著一個方向
從出射表面或從反面延伸的棱鏡山形狀或雙凸透鏡形狀(lenticular shape )。 此外，具有半球形形狀或橢圓形形狀的光散射圖案可被任意地布置。在一個 示例中，優(yōu)選地，雖然光散射圖案可具有形成在導光板150的反面的多個棱 鏡山以同時獲得光散射效率和光導效率，但是本發(fā)明不限于此。如果需要的 話，光散射圖案可具有各種形狀。
因此，導光板150將從設(shè)置為與光入射表面相鄰的光源160照射到光入 射表面上的光轉(zhuǎn)化為平面光，從而光被均勻地傳播到液晶面板120上。
在一個示例中，導光板150具有矩形形狀，所述矩形形狀具有長邊側(cè)(例 如，水平側(cè))和短邊側(cè)(例如，豎直側(cè))。
同時，根據(jù)另一實施例，導光板150可具有楔形形狀，所述楔形形狀的 寬度從導光板150的一側(cè)向著另一側(cè)減小。
光源160被設(shè)置在導光板150的一側(cè)，并且可包括CCFL (冷陰極熒光 燈)、EEFL (外部電極熒光燈)或LED (發(fā)光二極管)。反射片170被設(shè)置在 導光板150下方。反射片170反射從光源160經(jīng)過導光板150向下輸出到反 射片170的光。
圖2是顯示根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的棱鏡片140的截面圖，并且是沿
著圖i的n-n'線截取的示圖。
如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的實施例的棱鏡片140包括基部141，所述基 部141具有前表面141a和面對前表面141a的后表面141b。基部141的后表 面141b設(shè)置有與基部141 一體地形成的多個棱鏡山142。
棱鏡山142包括接收從光源160發(fā)射的光的光入射表面144和145以及 反射通過光入射表面144和145接收的光的反射表面143。光入射表面144 和145連接到彼此，從而與反射表面143鄰近的光入射表面144連接到反射 表面143,以形成棱^:山142的頂角或J^奪角。
參照圖1，光源160位于液晶面板120的下部的一側(cè)，從光源160發(fā)射 的光沿全向(omni-directions )照射。同時，設(shè)置在光源160的一側(cè)的導光板 150引導從光源160發(fā)射的光，使得所述光的大部分前進到液晶面板120，即， 沿著垂直于棱鏡片140的后表面141b的方向前進到液晶面板120。但是，即使所述光經(jīng)過導光板150，所述光的一部分也以關(guān)于后表面141b的銳角入射 到棱鏡片140的后表面141b上。假設(shè)從導光板150輸出的光與垂直于導光板 150的頂表面的直線之間的角被稱作導光板150的"出射角"，則導光板150 的出射角可能通常小于45。。
棱鏡片140執(zhí)行光收集功能，從而沒有沿著垂直于棱鏡片140的方向入 射到棱鏡片140上的光在光經(jīng)過棱鏡片140后的出射角大約為0°。已經(jīng)從導 光板150入射到棱鏡片140上的光通過光入射表面144和145在棱鏡山142 的內(nèi)部被接收，然后從反射表面143被反射以輸出到棱鏡片140的前表面 141a。
優(yōu)選地，棱鏡片140由具有在大約1.4至大約1.7的范圍內(nèi)的折射率(n) 的透明材料組成。此外，棱鏡片140的棱鏡山的間距可根據(jù)需要被不同地調(diào) 整。優(yōu)選地，棱鏡片140的棱鏡山的間距在大約30)am至大約100jim的范圍 內(nèi)。更具體地說，在一個示例中，棱鏡片140的間距為大約50|im。
雖然棱鏡山142可沿著一個方向延伸，但是本發(fā)明不限于此。例如，棱 鏡山142可以是彎曲的。當棱鏡山142沿著所述一個方向延伸時，棱鏡山142 的延伸方向可根據(jù)輸出光的傳播路徑被不同地調(diào)整。優(yōu)選地，棱鏡山142沿 著垂直于輸出光的傳播路徑的方向設(shè)置。在這種情況下，光可通過光入射表 面144和145盡可能地^皮供應(yīng)到棱鏡片140，從而可獲得最高的集光效率。
光入射表面144和145包括多個平面，從而光可以以各種角度入射到棱 鏡片140上。雖然附圖示出了棱鏡片140具有兩個平面的光入射表面，但是 本發(fā)明不限于此。如果需要的話，則棱鏡片140可具有至少三個平面的光入 射表面。形成光入射表面144和145的平面彼此相鄰，并且相鄰的光入射表 面144和145的端部纟皮此相連。
以下，當光入射表面144和145包括兩個平面時，最接近反射表面143 的平面將被稱作第一光入射表面144,而與反射表面143隔開并與第一光入 射表面144相鄰的平面將被稱作第二光入射表面45。
在根據(jù)本發(fā)明的實施例的棱鏡片140中，在第一光入射表面144和第二 光入射表面145之間形成的角以及第一光入射表面144和反射表面143之間 形成的角需要被優(yōu)化，從而光可基本無損地沿著前進方向輸出。
以下，穿過棱鏡山142的角點(angular point)的垂直于前表面141a的 直線將被稱作"垂直直線"。假設(shè)在第一光入射表面144和垂直直線之間形成
10的角為exl、在第二光入射表面145和垂直直線之間形成的角為ex2、在反射 表面143和垂直直線之間形成的角為ey,則角e^大于角ex2。這代表第一光
入射表面144和第二光入射表面145可以不是單個平面，而是向外突出。
在第一光入射表面144和基部141的前表面141a之間形成的角小于在第 二光入射表面145和基部141的前表面141a之間形成的角，從而第一光入射 表面144可以以較大的出射角收集從導光板150輸出的光，而第二光入射表 面145以較小的出射角收集從導光板150輸出的光。因此，當與使用單個平 面的光入射表面相比，根據(jù)本發(fā)明，可收集以多個角度輸出的光，同時使光 損失最小化。
在這種情況下，在第一光入射表面144和反射表面143之間的角(e^+ey)， 即，頂角優(yōu)選地在大約70。至大約100。的范圍內(nèi)。換句話說，角e^和ey的和
在大約70。至大約100。的范圍內(nèi)。詳細地說，當采用折射率為大約1.4至大約 1.7的棱鏡片140時，頂角變?yōu)樵试S光通過第一光入射表面144和第二光入射 表面145入射并從反射表面143反射以通過棱鏡片140的前表面141a輸出同 時使光損失最小化的最優(yōu)角。如果在第一光入射表面144和反射表面143之 間頂角小于大約70?；虼笥诖蠹s100°,則光損失會增大。
角e^和ey的和可具有在大約70°至大約100。的范圍內(nèi)的任何值。在這種 情況下，優(yōu)選地，角exl大于角9y(即，exl〉ey),并且優(yōu)選地，角6y在大約
30°至大約34。的范圍內(nèi)。如果棱鏡片140的棱鏡山142的角0y具有唯一值，
則更加優(yōu)選地，角6y為大約31.5。。角e^可根據(jù)角e、,而改變，并且在一個示
例中，角exl可在大約36°至大約70。的范圍內(nèi)。
角9y對應(yīng)于能夠反射入射到棱鏡山142中的光然后將盡可能多的光輸出 到棱鏡片140的基部141的前表面141a的角，并且對應(yīng)于能夠收集光使得輸 出到前表面141a的光具有大約為0。的出射角的角。如果角0y不在合適的范 圍內(nèi)，則輸出的光的出射角改變+90°或-90°。以下，將參照圖13描述示例性 結(jié)果。如果ey不對應(yīng)于上述角度范圍，則入射到第一光入射表面144和第二 光入射表面145上并在被反射表面143反射的同時輸出到前表面141a的光的 量減少，并且在折射通過反射表面143的同時在棱鏡片140下方輸出到棱鏡 山142之外的光的量增加。
在這種情況下，優(yōu)選地，第二光入射表面145和垂直直線之間的角ex2 優(yōu)選地大于或等于大約0。并且小于大約50°。更加優(yōu)選地，角e"在5。至10。的范圍內(nèi)。這有助于收集來自導光板150的具有小出射角的光(例如，具有
在大約30°至大約70。范圍內(nèi)的出射角的光)。
圖4A至圖7E是顯示仿真根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)和根據(jù)本發(fā)明的實施例的根據(jù)來 自導光板150的光的出射角的集光效率的照片。圖4A至圖7E的棱鏡山的形 狀在圖3A至圖3D中顯示，并且使用的棱鏡片的所有棱鏡山具有大約50|im 的間距。為了便于解釋，圖3A至圖3D顯示除了棱鏡片的基部之外的僅一個 棱鏡山。但是，應(yīng)該知道，棱鏡片實際上包括多個棱鏡山。以下，為了解釋 的目的，圖3 A至圖3D顯示的棱鏡山的形狀將被分別指定為第 一至第四結(jié)構(gòu)。
在第 一結(jié)構(gòu)中，假設(shè)光入射表面和垂直于棱鏡片的前表面的經(jīng)過棱鏡山 的角點的直線之間的角為ex,并且在反射表面和垂直于棱鏡片的前表面的經(jīng) 過棱鏡山的角點的直線之間的角為ey，則角0x為大約32.8。，角0y為大約34。。
圖4A至圖4E是顯示當光從導光^1的出射角分別為大約85°、大約74。、 大約65°、大約55°和大約45。時的基于下述棱鏡片的集光效率仿真的照片， 所述棱鏡片具有具有根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的第一結(jié)構(gòu)的等邊三角形棱鏡山。
在第二結(jié)構(gòu)中，假設(shè)光入射表面和垂直于棱鏡片的前表面的經(jīng)過棱鏡山 的角點的直線之間的角為ex,并且在反射表面和垂直于棱鏡片的前表面的經(jīng) 過棱鏡山的角點的直線之間的角為ey,則角0x為大約10°，角0y為大約34°。
圖5A至圖5E是顯示當光從導光板的出射角分別為大約85°、大約74°、 大約65°、大約55°和大約45。時的基于下述棱鏡片的集光效率仿真的照片， 所述棱鏡片具有具有根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的第二結(jié)構(gòu)的三角形棱鏡山。
在第三結(jié)構(gòu)中，假設(shè)光入射表面和垂直于棱鏡片的前表面的經(jīng)過棱鏡山 的角點的直線之間的角為ex，并且在反射表面和垂直于棱鏡片的前表面的經(jīng) 過棱鏡山的角點的直線之間的角為ey，則角6x為大約50。，角9y為大約31.5。。
大約65°、大約55°和大約45。時的基于下述棱鏡片的集光效率仿真的照片， 所述棱鏡片具有具有與本發(fā)明的實施例相似的第三結(jié)構(gòu)的棱鏡山。如圖6A 至圖6E所示，采用單個光入射表面。
在第四結(jié)構(gòu)中，根據(jù)本發(fā)明第一實施例的棱鏡山具有大約81.5。的角。詳 細地說，棱鏡山的角exl為大約50°，角9y為大約31.5。，角6\2為大約10°。
大約65°、大約55°或大約45。時的基于下述棱鏡片的集光效率仿真的照片，所述棱鏡片具有具有根據(jù)本發(fā)明的 一個實施例的第四結(jié)構(gòu)的棱鏡山。
參照圖4A至圖5E，當通過利用具有代表傳統(tǒng)棱鏡片的結(jié)構(gòu)的第一結(jié)構(gòu) 或第二結(jié)構(gòu)的棱鏡山收集光時，并且當來自導光板的光的出射角變得小于或 等于大約60。時，光的一部分沿著棱鏡片的后表面方向輸出而不是輸出到棱鏡 片的前表面。因此，會導致光損失。如圖4A至圖4E所示，當來自導光板的 光的出射角為大約55°或大約45°時，觀察到經(jīng)過棱鏡片向下輸出的光。如圖 5E所示，當來自導光板的光的出射角為大約45°時，觀察到經(jīng)過棱鏡片向下 輸出的光。
此外，參照顯示第三結(jié)構(gòu)的圖6A至圖6E，當來自導光板的光的出射角 小于或等于大約65。時，經(jīng)過棱鏡片向下輸出的大量的光被檢測到，從而可觀 察到光損失。這是因為光入射表面關(guān)于垂直于后表面以及經(jīng)過棱鏡山的角點 的直線的角度為大約50°，從而來自導光板的具有小出射角的光不能被有效地收集。
相反，參照顯示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的第四結(jié)構(gòu)的仿真結(jié)果的圖7A 至圖7E，對于所有角度，很少存在經(jīng)過棱鏡片140向下輸出的光。因此，很 少發(fā)生光損失。這是因為具有不同角度的第一光入射表面144和第二光入射 表面145被形成以收集來自導光板150的不同角度的所有光。
圖8A至圖8E是顯示當不使用棱鏡片時和當光已經(jīng)過具有第一至第四結(jié) 構(gòu)的棱鏡片時的光分布仿真的示圖。圖8A至圖8E中顯示的光分布仿真的結(jié) 果通過圖9的曲線圖被顯示。光分布仿真根據(jù)在-90。(左)至+90° (右)的范 圍內(nèi)的角度利用各種灰度級顯示了光的強度。
參照圖8A至圖8E以及圖9,圖8A顯示了當不使用棱鏡片時的光分布 仿真，并展示了光的大部分沿著+90。的方向輸出。相反，圖8B至圖8D顯示 了光在光分布仿真的中心輸出，即，沿著大約0。的方向輸出，并表現(xiàn)出光在 強度上展現(xiàn)出的細微差別。如圖9所示，水平軸代表從導光板輸出的光的角 度，豎直軸代表光的相對亮度比。
參照圖9，當不使用棱鏡片時，出射角為大約60?；蚋蟮墓獾膹姸认鄬?地很高。應(yīng)該注意到，出射角為基本90。的光的強度實際上很高。隨著出射角 逐漸增大，關(guān)于液晶面板的后表面的入射角減小，從而亮度減小。
相反，當使用具有第一至第四結(jié)構(gòu)的棱鏡片時，來自導光板的具有大約 為0°的出射角的光的強度由于棱鏡片的集光效率而增大。假設(shè)不使用棱鏡片時的亮度為100.0%，則當與具有第一至第四結(jié)構(gòu)的棱
鏡片比較亮度水平時，具有第一結(jié)構(gòu)至第四結(jié)構(gòu)的棱鏡片分別具有100.0%、 102.6%、 100.3%和120.7%的亮度。換句話說，當與根據(jù)相關(guān)技術(shù)的具有第一 和第二結(jié)構(gòu)的棱鏡片相比或者與具有一個光入射表面的具有第三結(jié)構(gòu)的棱鏡
片(與本發(fā)明的棱鏡片相似)相比時，根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的亮度增加 了大約20%。
此外，通過將圖13的曲線轉(zhuǎn)變?yōu)檎７植?normal distribution )的曲線 而獲得的半強度角(half-intensity angle)在第一結(jié)構(gòu)中為大約20。、在第二結(jié) 構(gòu)中為大約34。、在第三結(jié)構(gòu)中為大約18。、在第四結(jié)構(gòu)中為大約20。。半強 度角代表出射角的50%。因此，第一至第四結(jié)構(gòu)的光可產(chǎn)生相似的視角 (viewing angle )。
換句話說，具有根據(jù)本實施例的第四結(jié)構(gòu)的棱鏡片具有與具有傳統(tǒng)結(jié)構(gòu) 的棱鏡片的半強度角相等的半強度角。因此，即使根據(jù)本實施例的棱鏡片具 有與傳統(tǒng)棱鏡片的半強度角相等的半強度角，亮度也增加大約20%。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實施例的棱鏡片最小化根據(jù)出射角的光損失， 充分地確保了視角并增大了亮度。因此，當使用這種根據(jù)本發(fā)明的實施例的 棱鏡片時，與傳統(tǒng)棱鏡片一起使用的漫射片或保護片被去除，從而根據(jù)本發(fā) 明的實施例的棱鏡片至少在成本方面是有利的。
與具有小頂角范圍的傳統(tǒng)的棱鏡片相比，具有上述頂角范圍的棱鏡片在 制造工藝中提高了產(chǎn)量。當棱鏡片被制造時，在具有與棱鏡片的棱鏡山對應(yīng) 的雕刻部分的壓板被設(shè)置在棱鏡片材料上并被壓迫之后，壓板與成型后的結(jié) 構(gòu)分離。因此，如果頂角擴大，則由于棱鏡片的圖案，棱鏡片可容易地與壓 板分離，并且減小了對棱鏡山的頂角的任何損壞。
以下，將描述本發(fā)明的各種其它實施例，并且僅描述這些實施例具有的 與第 一實施例的特征不同的特征的部分，以避免冗余。
圖IO是顯示根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的棱鏡片的一部分的截面圖。為了 解釋方便，雖然通常設(shè)置有基部，但是省略棱鏡片的基部，而僅在圖10中顯 示一個棱4竟山。
根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的棱鏡片包括連接到反射表面243的第一光入 射表面244和第二光入射表面245。第一光入射表面244和第二光入射表面 245包括平面，并且在它們之間介入曲面246。曲面246的兩個相對端部被連接到第一光入射表面244的一端以及第二 光入射表面245的一端，從而兩個光入射表面244和245 4皮此連4妻。因此， 具有各種角度的并且沒有入射到第一光入射表面244和第二光入射表面245 上的光另外通過曲面246入射到棱鏡片上。具體地說，由于具有關(guān)于第一光 入射表面244和第二光入射表面245的閾值角或更大的角的一部分光通過曲 面246入射，可盡可能地降低光損失。
圖11是顯示根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的棱鏡片的截面圖。
根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的棱鏡片具有反射表面343，反射表面343具 有曲面。反射表面343具有在大約30至oo的范圍的曲率。與具有平面的反射 表面相比，具有曲面的反射表面343可反射各種角度的光。因此，減少了被 折射并透射而不是從反射表面343反射的光的量，從而提高了集光效率。與 第二實施例相似，根據(jù)本實施例，第一光入射表面344和第二光入射表面345 具有平面，并且第一光入射表面344和第二光入射表面345彼此相鄰，同時 曲面346介于它們之間。但是，與第一實施例相似，第一光入射表面344可 不用曲面346而直接連接到第二光入射表面345。
根據(jù)另一實施例，使用各種棱鏡片，從而其多個棱鏡山具有兩種或更多 種形成在反射表面和與反射表面相鄰的光入射表面之間的頂角。
圖12是顯示根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的包括具有兩種不同的頂角并且 交替排列的多個棱鏡山的棱鏡片的截面圖。如圖12所示，根據(jù)本實施例，棱 鏡山的頂角具有彼此不同的角e,和02。雖然圖12顯示了具有不同頂角的棱 鏡山交替地排列，但是本發(fā)明不限于此。如果需要的話，棱鏡山可具有多于 兩種不同的頂角，并且可按照各種配置重復地布置或者任意布置。
包括具有不同頂角的棱鏡山的棱鏡片的半強度角大于包括具有單一 角的 棱鏡山的棱鏡片，所以可改善視角。
圖13是顯示已經(jīng)過包括具有單一角的棱鏡山的棱鏡片的光的光分布仿 真的結(jié)果的曲線圖。曲線圖的水平軸代表從導光板輸出的光的出射角，曲線 圖的豎直軸代表光的相對強度。在這種情況下，通過在棱鏡山中將角e^和角 0x2分別固定在大約50°和大約10°，并且將角9y改變?yōu)?0.0°、 31.3。、 32.0°、 33.7°或34.0。而獲得相對強度。如上所述，當角0y改變時，輸出到棱鏡片的 前表面的光的角度改變。隨著9y增大，光的角從-90。接近+90。。但是，如圖 13所示，具有單一頂角的棱鏡片的半強度角為大約13。，而這個大約13°的半
15強度角可小于使用液晶面板所需的21。的半強度角。
因此，根據(jù)本發(fā)明，可通過結(jié)合兩種或更多不同的頂角來改善視角。圖 14是顯示曲線a、b、 c、 d的曲線圖，其中，a和b代表針對包括具有大約31.3° 或大約33.7。的單一頂角(ey)的棱鏡山的棱鏡片的光輸出仿真；曲線c代表 針對包括具有大約31.3°和大約33.7。的兩種頂角的棱鏡山的棱鏡片的光輸出 仿真。曲線c代表具有大約31.3。和大約33.7。的兩種頂角的棱鏡山彼此以1:1 的比例交替布置的情況。例如，曲線d代表針對具有大約32。的單一頂角的棱 鏡片的光輸出仿真。
如圖14所示，在針對交替地具有兩種頂角的棱鏡山的曲線c中，半強度 角為17?；蚋螅瑥亩暯强杀桓纳?。
棱鏡山的頂角通過上述方法被調(diào)整，從而整個出射角分布被調(diào)整為期望 的形式，從而視角可被改善。
圖15是顯示根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的棱鏡片的截面圖。根據(jù)本發(fā)明的 第五實施例，棱鏡山具有兩種或更多不同的高度。棱鏡山的高度被任意地調(diào) 整。換句話說棱鏡山的高度可具有重復的值或任意值。
根據(jù)本實施例，如圖15所示，棱鏡山被制造為具有不同高度，從而棱鏡 片與設(shè)置在棱鏡山的下部的導光板150均勻地接觸，以增大光的均勻度。否 則，當棱鏡山具有單一高度時，棱鏡山的一部分可貼在導光板150上，這會 減小在導光板150和棱鏡片之間的光的均勻度。
圖16是顯示根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的棱鏡片的透視圖。根據(jù)本發(fā)明的 第六實施例，曲線圖案447被任意地布置在棱鏡片的前表面440上并且呈現(xiàn) 不規(guī)則的凹凸形狀。曲線圖案447將經(jīng)過棱鏡片的光的"t文射度控制在一定范 圍內(nèi)。
在根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的棱鏡片中，沿著不同于棱鏡山的延伸方向 的方向延伸的多個突起被另外地布置在基部的前表面440上。
圖17是顯示根據(jù)本發(fā)明的第七實施例的包括設(shè)置在前表面540的具有沿 著與棱鏡山的延伸方向相反的方向延伸的突起547的基部的棱鏡片的透視 圖。突起547可從棱鏡片的前表面540沿著與形成在棱鏡片的后表面上的棱 鏡山的延伸方向不同的方向延伸。從棱鏡片的前表面540延伸的突起547可 具有例如三角形或矩形的多角形形狀的輪廓。此外，突起547可被構(gòu)造為具 有圓形或橢圓形的一部分。例如，突起547可具有雙凸透鏡形。所述雙凸透鏡形的延伸方向可垂直于棱鏡山的布置方向。此外，除雙凸透鏡形之外，突
起547還可具有例如三角形輪廓或者矩形輪廓的多角形輪廓。
棱鏡片可具有雙凸透鏡形的突起，從而所述突起將經(jīng)過棱鏡片的光的散 射度控制在一定范圍內(nèi)。
此外，可按照具有球形形狀或橢圓形形狀的多個浮雕圖案形成所述突起 547。所述浮雕圖案可均勻地或任意地形成。
圖18是顯示根據(jù)本發(fā)明的第八實施例的棱鏡片640的透視圖，所述棱鏡 片640具有任意排列的半球形浮雕圖案647。參照圖18，所述半球形圖案647 任意地布置在棱鏡片640的基部的前表面上。
雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的實施例，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明不應(yīng)限于這些 實施例，而是在本發(fā)明的精神和范圍中，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可做出各種改 變和修改。
權(quán)利要求
1、一種液晶顯示器，包括液晶面板；光源，設(shè)置在液晶面板的下方的一側(cè)，用于輸出光；導光板，設(shè)置在光源的一側(cè)，用于將光引導至液晶面板；至少一個棱鏡片，設(shè)置在導光板的上方，以收集光，所述棱鏡片包括基部，包括前表面和面對所述前表面的后表面；多個棱鏡山，與基部一體地形成在基部的后表面上，其中，所述多個棱鏡山中的至少一個包括多個光入射表面，用于接收光；反射表面，與所述多個光入射表面中的一個相鄰，用于反射光，其中，所述棱鏡山的至少一個的形成在反射表面和與所述反射表面相鄰的光入射表面之間的頂角在70°至100°的范圍內(nèi)。
2、 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中，所述多個棱鏡山沿著一個方 向延伸。
3、 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中，所述棱鏡山的至少一個包括 第一光入射表面和第二光入射表面。
4、 如權(quán)利要求3所述的液晶顯示器，其中，第一光入射表面通過介于第 一光入射表面和第二光入射表面之間的曲面連接到第二光入射表面。
5、 如權(quán)利要求3所述的液晶顯示器，其中，在第一光入射表面和經(jīng)過每 個棱鏡山的角點的垂直于所述前表面的直線之間形成的角為exl,在第二光入 射表面和經(jīng)過每個棱鏡山的角點的垂直于所述前表面的直線之間形成的角為 ex2，并且在反射表面和經(jīng)過每個棱鏡山的角點的垂直于所述前表面的直線之間形成的角為6y, exl〉ex2,并且ex,〉ey。
6、 如權(quán)利要求5所述的液晶顯示器，其中，ex2大于或等于0。且小于50。， 6y在30。至34。的范圍內(nèi)。
7、 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中，反射表面為具有在30至oo 的范圍內(nèi)的曲率的曲面。
8、 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中，每個棱鏡山具有在1.4至1.7的范圍內(nèi)的折射率。
9、 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中，所述多個棱鏡山具有彼此不 同的至少兩種高度。
10、 如權(quán)利要求1所述的液晶顯示器，其中，所述多個棱鏡山具有彼此 不同的至少兩種頂角。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種液晶顯示器，所述液晶顯示器具有棱鏡片。所述棱鏡片包括基部和多個棱鏡山。所述基部包括前表面和面對所述前表面的后表面。所述棱鏡山與基部一體地形成在基部的后表面上。至少一個棱鏡山包括多個光入射表面和一個反射表面。光入射表面接收光。反射表面與光入射表面中的一個相鄰，用于反射光。棱鏡山的形成在反射表面和與反射表面相鄰的光入射表面之間的頂角在大約70°至大約100°的范圍內(nèi)。
文檔編號G02F1/1335GK101661188SQ20091012974
公開日2010年3月3日 申請日期2009年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月26日
發(fā)明者尹炳瑞, 李康祐, 辛宅善, 金喜坤, 金瑟技, 黃仁瑄, 黃星龍 申請人:三星電子株式會社