專利名稱：準(zhǔn)直光導(dǎo)板、散射單元以及使用它們的顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
與本發(fā)明相一致的設(shè)備涉及準(zhǔn)直光導(dǎo)板和散射單元。使用所述準(zhǔn)直光 導(dǎo)板和所述散射單元的顯示器呈現(xiàn)出改進(jìn)的光學(xué)性能例如透光率、視角和 分辨率。
背景技術(shù)：
由于近年來已經(jīng)廣泛地普及便攜式設(shè)備例如手機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理
(PDAs )、便攜式多媒體播放器(PMPs )、數(shù)字多媒體廣播(DMB )系統(tǒng) 和筆記本電腦，因此需要具有低功耗和高的戶外能見度的顯示器。這些便 攜式設(shè)備或顯示器用液晶板顯示圖像。在此情況下，然而，因?yàn)榇怪庇谄?幕傳播的光和傾斜傳播到所述屏幕的光之間的光程差所以視角較窄。為了 解決這個(gè)問題，已經(jīng)嘗試用補(bǔ)償膜增加視角。然而，仍存在灰度等級倒置 和色移，特別是在傾斜視角中。
例如，被棱鏡板準(zhǔn)直的從光導(dǎo)板分離出或耦合過(outcouple)的光的照 明系統(tǒng)，對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是一種可能的解決方案。然而，在使用所 述棱鏡板準(zhǔn)直光中存在結(jié)構(gòu)限制，并且犧牲了分辨率。而且也做了用散射 板增加視角的其他嘗試。也就是說，所述散射板被布置在液晶板的上偏振 板之上，空氣層形成在所述散射板和所述上偏振板之間。當(dāng)光穿過所述散 射板和所述上偏振板時(shí)，所述空氣層起到界面的作用，因此減小透射率。 當(dāng)在戶外使用時(shí)，外部光被所述散射板和所述空氣層反射，因此也減小了 能見度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種散射單元以及通過采用該散射單元而具有 改進(jìn)的透射率和分辨率的顯示器。
本發(fā)明也提供了采用所述散射單元的顯示器，其中所述散射單元能增 加視角并減小灰度等級倒置和色移。
本發(fā)明也提供了光導(dǎo)板，所述光導(dǎo)板準(zhǔn)直光并將光提供給液晶板，通 過采用所述光導(dǎo)板使顯示器具有減小的由斜射光引起的相差。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，在此提供的散射單元包括偏振板；整體地 設(shè)置在所述偏振板的表面上而在其間沒有空氣層的散射層。
也可通過把珠子和粘合劑混合使得所述珠子被部分地暴露于所述粘合 劑外并把所述混合物涂在所述偏振板上而形成所述散射層。
也可通過珠子與粘合劑混合使得所述珠子嵌入所述粘合劑中并且把所 述混合物涂在所述偏振板上而形成所述散射層。
所述偏振板可包含第一和第二三乙酰基纖維素(TAC)層和布置在所 述第一和第二 TAC層之間的聚乙烯醇(PVA)層，其中所述散射層是布置 在所述第二 TAC層和所述PVA層之間的粘合層。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供的散射單元包括第一三乙酰基纖維素 (TAC)層；布置在所述第一 TAC層上方的第二 TAC層；布置在所述第 一和第二 TAC層之間的聚乙烯醇(PVA)層；和混合在所述第二 TAC層 中的珠子。
每一個(gè)珠子的直徑可小于子象素之間的間距。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所提供的顯示器包括背光單元；第一偏振 板，所述第一偏振板透射在被所述背光單元發(fā)射的光中具有預(yù)定偏振的 光；液晶層，所述液晶層保持或改變透射過所述第一偏振板的光的偏振狀 態(tài)；濾色器，所述濾色器透射在穿過所述液晶層被透射的光中具有預(yù)定波 長的光；散射單元，所述散射單元布置在所述濾色器上并包含第二偏振板 和散射層，所述散射層被整體地設(shè)置在所述第二偏振板的上表面上而在所 述第二偏振板和所述散射層之間沒有空氣層。
所述顯示器還可包括透明的基片，所述基片布置在所述濾色器和所述 第二偏振板之間，其中，當(dāng)從所述透明基片到所述散射層的厚度是d，子 象素之間的間距是Ps，入射在所述透明基片上的光的半寬半最大值的發(fā)光 角是A時(shí)，所述厚度d滿足
"(1.5尸^/(tan"
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供的光導(dǎo)板包括第一棱柱狀結(jié)構(gòu)陣列，
述光導(dǎo)板的底面上；和第二棱柱狀結(jié)構(gòu)陣列，所述第二棱柱狀結(jié)構(gòu)陣列沿
垂直于所述第 一棱柱狀結(jié)構(gòu)陣列方向的方向布置在所述光導(dǎo)板的頂面上以 準(zhǔn)直入射光。


通過參照所述附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，本發(fā)明的以上
和其他特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯，其中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性的實(shí)施例的顯示器的橫截面視圖2A到圖2E是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的散射單元的橫截面
視圖3是根據(jù)本發(fā)明的另 一示例性的實(shí)施例的顯示器的橫截面視圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性的實(shí)施例用于獲得包括上透明基片和
散射單元的總厚度和圖1的顯示器中的分辨率之間的關(guān)系的光程的橫截面
視圖5是圖示傳統(tǒng)顯示器和根據(jù)本發(fā)明的顯示器的上透明基片的厚度與 圖像分辨率之間的關(guān)系的曲線圖6A是圖示在傳統(tǒng)顯示器中發(fā)生灰度等級倒置的曲線圖6B是圖示在根據(jù)本發(fā)明的顯示器中沒有發(fā)生灰度等級倒置的曲線
圖7A和圖7B是分別圖示傳統(tǒng)顯示器和根據(jù)本發(fā)明的顯示器中的圖像 的彩色坐標(biāo)中的色移角度的曲線圖8是根據(jù)本發(fā)明的另一示例性的實(shí)施例顯示器采用的背光單元的透 視圖9A是根據(jù)本發(fā)明的示例性的實(shí)施例的光導(dǎo)板的透視圖； 圖9B是圖9A的光導(dǎo)板的橫截面視圖10A是根據(jù)本發(fā)明的另 一 示例性的實(shí)施例的光導(dǎo)板的透視圖； 圖IOB是圖IOA的光導(dǎo)板的橫截面視圖11和圖12是圖示根據(jù)本發(fā)明的示例性的實(shí)施例的顯示器采用直射 光型的背光單元的橫截面視圖13A是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性的實(shí)施例、包括其中散射層和偏振 板彼此成一體的散射單元的顯示器和包括其中彼此未一體形成的散射層和 偏振板的顯示器的環(huán)境光和對比度(CR)之間的關(guān)系的曲線圖；和
圖13B是示出包括其中散射層和偏振板彼此成一體的散射單元的顯示 器和包括其中彼此未一體形成的散射層和偏振板的顯示器的環(huán)境光和顏色 范圍(CG)之間的關(guān)系的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照圖示本發(fā)明的示例性的實(shí)施例的附圖充分地描述本發(fā)明。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性的實(shí)施例的顯示器的橫截面視圖。參照圖 1,所述顯示器包括背光單元10、液晶層35，液晶層35用背光單元10發(fā) 出的光形成圖像、第一偏振板31,第一偏振板31布置在液晶層35的下 面、散射單元50,該散射單元50布置在液晶層35之上。
散射單元50包括第二偏振板52,第二偏振板52布置在液晶層35之 上、散射層55，散射層55整體地設(shè)置在第二偏振板52的表面上而它們之 間沒有空氣層。通過把含有珠子的粘合劑涂在第二偏振板52的表面上可 形成用于使光散射的散射層55。由于在圖1中第二偏振板52和散射層55 被彼此整體形成并且它們之間沒有界面，可防止光被所述界面反射。而 且，假定液晶層35之上的上部到散射層55的總厚度與顯示器的分辨率之 間的關(guān)系，通過減小散射單元50的厚度就能改進(jìn)分辨率。所述總厚度和 所述分辨率之間的關(guān)系將在以后解釋。
由于用在手機(jī)或一般顯示器中的液晶顯示器(LCD)是非發(fā)光性的平 板顯示器，這樣其自身不不能發(fā)射光，需要額外的照明源。用液晶板的顯 示器通過控制單位象素的透光率形成圖像。背光單元10作為照明源被安 裝在所述液晶板的后表面上。
根據(jù)光源的布置背光單元被分成直射光型和邊緣照明型。直射光型背 光單元配置成以使安裝在液晶板下面的燈直接把光發(fā)送到所述液晶板上。 邊緣照明型背光單元配置成以用光導(dǎo)板使光被發(fā)送到液晶板上。雖然圖1 中的背光單元10是邊緣照明型背光單元，但是圖1中的顯示器可采用直 射光型背光單元和邊緣照明型背光單元中的任何一個(gè)。背光單元10包括 光源13和光導(dǎo)板15,光導(dǎo)板15引導(dǎo)由光源13發(fā)出的光并給液晶層35提 供光。光源13可以是點(diǎn)光源例如發(fā)光二極管(LED),或線光源例如冷陰 極焚光燈(CCFL)。光導(dǎo)板15可具有形成在光導(dǎo)板15的頂面和底面至少 一個(gè)上的棱柱狀結(jié)構(gòu)的陣列17以耦接處于高傾角的光并改進(jìn)光的使用效 率。
重定向棱鏡片20被布置在光導(dǎo)板15之上并使被光導(dǎo)板15耦合的光 重定向到屏幕的法向。棱鏡陣列22形成在重定向棱鏡片20的底面上。
第一偏振板31、第一透明基片33和液晶層35被布置在重定向棱鏡片 20之上。濾色器37布置在液晶層35上以透射在穿過液晶層35被透射的 光中具有預(yù)定波長的彩色光。液晶層35通過控制單位象素透射光的量來 顯示灰度等級，濾色器37用透射不同顏色光束的多個(gè)子象素來顯示彩色 圖像。
第二透明基片40被布置在濾色器37上，包括被彼此整體形成的第二 偏振板52和散射層55的散射單元50被布置在第二透明基片40上。散射 層55被緊緊地粘著到第二偏振板52并且在它們之間沒有空氣層。
可用各種方法把第二偏振板52和散射層55彼此整體形成。圖2A到 圖2E是圖示根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的散射單元的橫截面視圖。參照 圖2A，可通過把由無機(jī)或有機(jī)材料例如硅石、聚曱基丙烯酸曱酯 (PMMA)或聚苯乙烯(PS)形成的珠子83與粘合劑82與粘合劑82混 合并把所述混合物涂在偏振板81的表面上以及通過熱或紫外線(UV)照 射固化所述涂層而形成散射單元80。珠子83可在粘合劑82上形成任意高 度，也可具有相同或者不同的直徑。珠子83的每一個(gè)的直徑可小于子象 素之間的間距以防分辨率降低。
參照圖2B，可通過把珠子87與粘合劑86混合使得珠子87被嵌入粘 合劑86中并把所述混合物涂在偏振板85的表面上以及通過熱或UV照射 固化所述涂層而形成散射單元80。參照圖2C，可通過把珠子93與粘合劑 92混合使得珠子93被嵌入粘合劑92中并把由粘合材料形成的粘合劑92 粘在偏振板91的表面上而形成散射單元90。
參照圖2D，包括第一和第二三乙?；w維素(TAC)基片96和98以 及布置在第一和第二 TAC基片96和98之間的聚乙烯醇(PVA)層97的 散射單元95可通過在第二 TAC基片98的制造過程期間對CJ朱子99加入到 TAC溶液來形成。參照圖2E，包括第一和第二 TAC基片71和74、 PVA 層72以及布置在第二 TAC基片74和PVA層72之間的粘性散射層73的 散射單元可通過把珠子與粘合劑混合使得所述珠子被嵌入所述粘合劑中而 形成。第二 TAC基片74和PVA層72可通過粘性散射層73彼此粘合。
在圖1中的顯示器中，散射單元50包括偏振板52，偏振板52是通過 把珠子與粘合劑混合并把所述混合物涂在偏振板52上而形成的。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的顯示器的橫截面視圖。參照 圖3，散射單元60像圖2B和圖2C中的散射單元80和90 —樣被形成為 體積發(fā)散型，使得珠子被嵌入粘合劑中。抗反射層70可形成在散射單元 60上以防止外部光被散射單元60反射，并從而可防止能見度降低。
現(xiàn)在將詳細(xì)解釋圖1或圖3中的顯示器的操作。在被光源13發(fā)出的 光中，具有預(yù)定傳播方向的光完全被光導(dǎo)板15反射，具有其他傳播方向 的光被耦合到光導(dǎo)板15的外部以照亮液晶層35。形成在光導(dǎo)板15的頂面 和底面至少一個(gè)上的棱柱狀結(jié)構(gòu)陣列17通過減小離開棱柱狀結(jié)構(gòu)陣列17 的光的角度來準(zhǔn)直光。也就是說，被棱柱狀結(jié)構(gòu)陣列17反射的光以較高 的傾角被準(zhǔn)直和耦合。此后，4皮準(zhǔn)直的光一皮重定向棱鏡片20改變方向以 垂直于液晶層35傳播。
具有第一偏振的光透射過第一偏振板31并入射到液晶層35上。液晶 層35根據(jù)通過第一和第二透明基片33和40被施加的電壓等級控制透光 率。液晶層35可由扭曲向列(TN)模式液晶、垂直對準(zhǔn)(VA)模式液晶 或電控雙折射(ECB)模式液晶形成。其透光率是根據(jù)輸入信號被液晶層 35中的象素控制的光穿過濾色器37作為相應(yīng)的彩色光被子象素透射。由 于通過散射單元50或60使具有預(yù)定偏振的光在各個(gè)觀察方向上散射，就 能實(shí)現(xiàn)較寬的視角。
圖1中的第二偏振板52和散射層55彼此被整體形成以便去除第二偏 振板52和散射層55之間的界面，并防止外部光被所述界面反射和提高戶 外能見度，也為了增加所述顯示器的分辨率。當(dāng)穿過液晶層35透射的光 透射過對應(yīng)于相同顏色的鄰近的子象素時(shí)，分辨率惡化，并導(dǎo)致模糊。因 此，，分辨率與在穿過濾色器37之后，光在第二透明基片40、第二偏振板 52和散射層55內(nèi)的水平位移的距離緊密相關(guān)。圖4是圖示從第一透明基 片33到散射單元50傳播的光的光程的橫截面視圖，用于解釋第二透明基 片40、第二偏振板52和散射層55或65的總厚度與在這些板內(nèi)的光的水 平位移的距離之間的關(guān)系。液晶層35的厚度實(shí)際是可以忽略的幾個(gè)微 米。濾色器37具有包含象素px陣列的圖案，其中每一個(gè)象素px是由第 一到第三子象素spxl到spx3組成。第一到第三子象素spxl到spx3透射
不同顏色的光。黑色基質(zhì)b形成在所述子象素之間。假定第二透明基片40 的厚度為dg，第二偏振板52的厚度為dp，散射層55的厚度為ds，每個(gè) 象素的寬度為P,象素之間的間距為Ps。也可假定從背光單元10入射在 第一透明基片33上的光I的半寬度半最大值(HWHM)的發(fā)光角為e，入 射在濾色器37或第二透明基片40上的光I的HWHM的發(fā)光角為^',第二 透明基片40和散射單元50的總厚度為d。為了分辨穿過對應(yīng)于相同顏色 的鄰近子象素的光，第二透明基片40和散射單元50中的光的水平位移的 距離L必須滿足L〈1.5Ps。當(dāng)距離L大于1.5Ps時(shí)，穿過對應(yīng)于相同顏色 的鄰近子象素的光重疊，這樣就產(chǎn)生了光強(qiáng)度大于來自每個(gè)子象素的光強(qiáng) 度的區(qū)域，因此不能分別所述鄰近的子象素。由于L:dtan",第二透明基 片40和散射單元50的總厚度必須滿足
d<{1.5Ps}/{tan0] (1)
當(dāng)?shù)诙该骰?0、第二偏振板52和散射層55的平均折射率為n, HWHM的發(fā)光角6和HWHM的發(fā)光角"滿足nsin6>'=sin^。當(dāng)假定所述散 射單元和所述透明基片的平均折射率為1.5以及HWHM的發(fā)光角0為10 °時(shí)，HWHM的發(fā)光角A近似為6.6° 。例如，當(dāng)每個(gè)象素的寬度P為 123微米，所述間距Ps為41微米時(shí)，用在移動(dòng)LCDs中的典型值，由方 程1可得d<530微米。當(dāng)散射單元50的厚度為230微米(dp=200微米和 ds二30微米)，第二透明基片40的厚度dg必須小于300微米。由于在圖4 中的第二偏振板52和散射層55之間沒有空氣層，因此散射單元50或60 可做得很薄。于是，只要第二透明基片40和散射單元50的總厚度滿足方 程1,通過減小散射單元50或60的厚度就能增加第二透明基片40的厚 度。把透明玻璃做得很薄是比較困難和昂貴的。因此，只要滿足方程1, 增加第二透明基片40的厚度是很經(jīng)濟(jì)的。
圖5是圖示透明基片的厚度和圖像分辨率之間的關(guān)系的曲線圖。所述 水平軸表示光的水平位移距離，所述垂直軸表示來自所述顯示器的光的規(guī) 范化亮度(normalized luminance)。當(dāng)所述透明基片的厚度為0.1毫米 (O.lt)時(shí)，就能分辨鄰近的子象素。然而，當(dāng)所述透明基片的厚度為0.4 毫米(0.4t)時(shí)，由于不滿足方程1所以就不能分辨鄰近的子象素。
圖6A和圖6B是分別圖示當(dāng)透明基片的厚度為IOO微米時(shí)在傳統(tǒng)顯示 器中發(fā)生灰度等級倒置以及在根據(jù)本發(fā)明的LCD中沒有發(fā)生灰度等級倒
置的曲線圖。在是否存在灰度等級倒置方面，通過測量黑色、白色和灰色
等級的角亮度分布和定量地比較所述傳統(tǒng)的TN LCD和根據(jù)本發(fā)明的LCD 來獲得所述曲線圖。參照圖6A,所述傳統(tǒng)的TN LCD呈現(xiàn)出在垂直方向 上在±30。范圍內(nèi)發(fā)生很強(qiáng)的灰度等級倒置。在(-)傾角情況下，灰度等 級倒置發(fā)生在白色周圍，而在(+ )傾角情況下，灰度等級倒位發(fā)生在黑 色周圍。相反，參照圖6B,與本發(fā)明相一致的顯示器在所有方向上在士80 °范圍內(nèi)幾乎沒有顯示灰度等級倒置，因此實(shí)現(xiàn)了清晰的圖像。
圖7A和圖7B是分別圖示通過在傳統(tǒng)的TN LCD和根據(jù)本發(fā)明的 LCD'中在對特定點(diǎn)的彩色坐標(biāo)中看到角度達(dá)到80°時(shí)的色移的曲線圖。 參照圖7A,產(chǎn)生了Ax-0.08和~=0.21的色移，參照圖7B,產(chǎn)生了Ax =0.05和~ =0.08的色移，該色移比所述傳統(tǒng)的TNLCD的色移小。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的示例性的實(shí)施例的背光單元100的透視圖。背光 單元100包括光源101和102、光導(dǎo)桿105和光導(dǎo)板110。光源101和102 可以是點(diǎn)光源例如LEDs。光導(dǎo)桿105準(zhǔn)直由光源101和102發(fā)出的光并 把點(diǎn)光源101和102轉(zhuǎn)化成線光源。光源101和102可布置在光導(dǎo)桿105 的兩側(cè)上或只一個(gè)側(cè)上。光導(dǎo)桿105具有準(zhǔn)直光的棱柱狀結(jié)構(gòu)陣列107。 光導(dǎo)板110具有形成在其底面上的棱柱狀結(jié)構(gòu)陣列113。棱柱狀結(jié)構(gòu)陣列 113被布置在垂直于所述光導(dǎo)板的縱向的方向上，其中從光導(dǎo)桿105分離 出的光穿過光導(dǎo)板110傳播。
圖9A和圖9B是圖示根據(jù)本發(fā)明的示例性的實(shí)施例的具有布置在其一 側(cè)上的光源200的光導(dǎo)板210。光源200是點(diǎn)光源例如LEDs，許多的光源 以預(yù)定的間距被布置。光導(dǎo)板210具有第一棱柱狀結(jié)構(gòu)陣列212，其布置 在平行于由光源200發(fā)出的光的光軸的方向上光導(dǎo)板210的底面上，在光 源200中所述光穿過光導(dǎo)板210傳播，并具有在垂直于第一棱柱狀結(jié)構(gòu)陣 列212的方向上布置在其頂面上的第二棱柱狀結(jié)構(gòu)陣列215。在光源布置 的方向上，也就是說，在光導(dǎo)板210的寬度方向(x方向)上，第一棱柱 狀結(jié)構(gòu)陣列212起準(zhǔn)直器的作用。在光導(dǎo)板210的縱向方向(y方向) 上，第二棱柱狀結(jié)構(gòu)的陣列215起準(zhǔn)直器的作用。參照圖9B，第二棱柱狀 結(jié)構(gòu)陣列215具有第一和第二棱柱表面215a和215b。假定第一棱柱表面 215a相對于光導(dǎo)板210的水平表面以a角傾斜，第二棱柱表面215b相對 于光導(dǎo)板210的水平表面以〃角傾斜。第一棱柱狀結(jié)構(gòu)陣列212可具有相
同的棱柱角，第二棱柱狀結(jié)構(gòu)的陣列215可具有根據(jù)位置變化的a和p角 以從光導(dǎo)^反210的光入口部分到與光入口部分相對的部分實(shí)現(xiàn)均勻的亮 度。例如，隨著第二棱柱狀結(jié)構(gòu)陣列215的位置遠(yuǎn)離所述光入口而朝向所 述相對部分時(shí)，a角增大，隨著第二棱柱狀結(jié)構(gòu)的陣列215的位置遠(yuǎn)離所 述光入口而朝向所述相對部分時(shí)，p角減小。進(jìn)行數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)以便通 過把"和〃角分別固定到2°和45°并使第一棱柱狀結(jié)構(gòu)陣列212的棱柱 角從180° (平的)變化到150° 、 120°和卯°而確定第一棱柱狀結(jié)構(gòu)陣 列212的角和被分離光的量以及準(zhǔn)直度之間的關(guān)系。當(dāng)?shù)谝焕庵鶢罱Y(jié)構(gòu)陣 列212的棱柱角為150°時(shí)發(fā)現(xiàn)被分離光的量和準(zhǔn)直度最佳。
圖IOA和圖IOB是圖示根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的具有布置在 其一側(cè)上的多個(gè)光源250并準(zhǔn)直由光源'250發(fā)出的光的光導(dǎo)板260。參照 圖IOA，在垂直于由光源250發(fā)出的光的光軸的方向上，光導(dǎo)板260具有 布置在其底面上的第一棱柱狀結(jié)構(gòu)陣列262，并具有在平行于所述光軸的 方向上布置的第二棱柱狀結(jié)構(gòu)陣列265。參照圖10B,第一棱柱狀結(jié)構(gòu)陣 列262具有第一和第二棱柱表面262a和262b。假定第一棱柱表面262a相 對于光導(dǎo)板260的水平表面以a角傾斜，第二棱柱表面262b相對于光導(dǎo)板 260的水平表面以/ '角傾斜。第二棱柱狀結(jié)構(gòu)陣列265可具有相同的棱柱
角，第一棱柱狀結(jié)構(gòu)陣列262可具有根據(jù)位置變化的a和A角。進(jìn)行數(shù)值 模擬和實(shí)驗(yàn)以便通過把"'和"'角分別固定到2°和45°并使第二棱柱狀結(jié)
構(gòu)陣列265的棱柱角從180° (平的)變化到150° 、 120°和90°來確定
第二棱柱狀結(jié)構(gòu)陣列265的角和被分離光的量以及準(zhǔn)直度之間的關(guān)系。當(dāng)
第二棱柱狀結(jié)構(gòu)陣列265的棱柱角為90°時(shí)發(fā)現(xiàn)被分離光的量和準(zhǔn)直度最佳。
由與本發(fā)明相一致的光導(dǎo)板準(zhǔn)直的光的HWHM的發(fā)光角可被設(shè)計(jì)在 15°的范圍內(nèi)。由于用以上所述角準(zhǔn)直的光在所述光導(dǎo)板的縱向上以高傾 角耦合，光程可容易地被傳統(tǒng)的重定向棱鏡片改變，使得所述光能垂直于 屏幕傳播。
與本發(fā)明相 一致的顯示器可被應(yīng)用到直射光型的背光單元以及邊緣照 明型的背光單元。圖11和圖12是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的顯示器所 采用的直射光型的背光單元的橫截面視圖。
利申請No. 11/830,165中公開的背光單元300的橫截面視圖。參照圖11， 背光單元300包括多個(gè)線光源301、準(zhǔn)直由線光源301發(fā)出的光的光導(dǎo)板 320和反射構(gòu)件308。光導(dǎo)板320包括其中容納線光源301的光導(dǎo)體321、 重定向棱鏡片323和普通的棱鏡片325。
光導(dǎo)體321和重定向棱鏡片323被彼此整體形成。也就是說，光導(dǎo)體 321的折射表面322與重定向棱鏡片323的圖案一致，這樣光導(dǎo)體321和 重定向棱鏡片323彼此被緊緊地接合?？赏ㄟ^在光導(dǎo)體321的折射表面 322上形成線性普通的棱柱圖案，然后通過直接模制形成重定向棱鏡片， 來接合光導(dǎo)體321和重定向棱鏡片323。重定向棱鏡片323的折射率可高 于光導(dǎo)體321的折射率以防止光從光導(dǎo)體321到重定向棱鏡片323透射時(shí) 所述光被光導(dǎo)體321的折射表面322全反射。
由于光導(dǎo)體321和重定向棱鏡片323彼此整體形成，防止了光被光導(dǎo) 體321的折射表面322全反射。而且，由于減少了組裝部件的數(shù)量，因此 就能簡化組裝背光單元300的過程。
圖12是根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的由本發(fā)明的發(fā)明人提交的 美國專利申請No. 11/924,785中公開的背光單元400的橫截面視圖。參照 圖12,背光單元400包括光源405和準(zhǔn)直器420。反光鏡410可布置在光 源405周圍以把由光源405發(fā)出的光反射到面板。
準(zhǔn)直器420包括彼此粘著的第一板構(gòu)件421和第二板構(gòu)件422。準(zhǔn)直 器420具有多個(gè)光穿過區(qū)423和形成在光穿過區(qū)423之間的多個(gè)非穿過區(qū) 424。光穿過區(qū)423包括第一板構(gòu)件421的第一光穿過區(qū)423a和第二板構(gòu) 件422的第二光穿過區(qū)423b。第一光穿過區(qū)423a和第二光穿過區(qū)423b的 內(nèi)表面是反射表面423"和4236'。非穿過區(qū)424可具有附加的反射鏡或反 射鏡結(jié)構(gòu)以再次朝光源405或反射鏡410反射入射光。
第一光穿過區(qū)423a和第二光穿過區(qū)423b光前進(jìn)的方向上加寬，這樣 第一光穿過區(qū)423a和第二光穿過區(qū)423b的內(nèi)表面，也就是說，反射表面 423"'和4236'是傾斜的。于是，在通過第一光穿過區(qū)423a入射的光中，以 相對較窄的角入射的光直接穿過第二光穿過區(qū)423b傳播，部分以較寬角 入射的光被第一光穿過區(qū)423a和第二光穿過區(qū)423b的反射表面423"和 423 6'反射一次或多次然后被傳播。具有特定入射角的光被第一光穿過區(qū) 423a的反射表面423"'反射幾次然后穿過第二光穿過區(qū)423b傳播。
在此結(jié)構(gòu)中，以第一角入射到準(zhǔn)直器420上的光以小于所述第一角的 第二角從準(zhǔn)直器420被分離出，然后入射到液晶面板上?？捎酶鞣N方法設(shè) 計(jì)光穿過區(qū)423和非穿過區(qū)424。
由于圖11和圖12中的散射單元60與圖3的散射單元60是一樣的， 在于第二偏振板62和散射層65彼此整體形成，現(xiàn)在將不再給出其詳細(xì)的 解釋。
圖13A和圖13B是示出對于傳統(tǒng)顯示器和根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例 的顯示器、環(huán)境光和對比度(CR)之間的關(guān)系以及環(huán)境光和顏色范圍(CG) 之間的關(guān)系的曲線圖，其中，傳統(tǒng)顯示器中散射層和偏振板彼此沒整體形 成，而根據(jù)本發(fā)明的顯示器，散射層和偏振板彼此整體形成。雖然在黑暗 的房間中LCD具有大于500: 1的CR，但是當(dāng)所述LCD被實(shí)際上暴露于 外部光下時(shí)，由于外部光的作用由表面反射的光量增加，因此減小了對比
合，因此使RGB彩色坐標(biāo)和CG變窄。參照圖13A，根據(jù)本發(fā)明的偏振板 與散射層整體形成的顯示器中外部光帶來的CR降低小于偏振板沒有與散 射層整體形成的傳統(tǒng)顯示器中的。參照圖13B，根據(jù)本發(fā)明的偏振板與散 射層整體形成的顯示器中外部光帶來的CR降低小于偏振板與散射層未整 體形成的傳統(tǒng)顯示器中的。
這是因?yàn)?，?dāng)所述散射層從所述偏振板分離時(shí)，在所述散射層和所述 偏振板之間形成有空氣層，這樣外部光要被其反射的界面的數(shù)量增加了 ， 因此，具有與所述偏振板整體形成的散射層的顯示器相比，增加外部光的 反射率，降低了能見度。
根據(jù)本發(fā)明的散射單元和采用該散射單元的顯示器通過把所述散射層 和所述偏振板整體形成能改進(jìn)分辨率和實(shí)現(xiàn)較寬的^f見角，并利用準(zhǔn)直光防 止灰度等級倒置和減小色移，通過把所述散射層和所述偏振板整體化而減 小所述液晶面板的厚度和成本，通過減小外部光的反射率改進(jìn)戶外能見 度。
雖然已經(jīng)參照其中的示例性實(shí)施例表示和描述本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù) 人員將會(huì)理解到在不背離由以下權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精髓和范圍內(nèi)可 在形式和細(xì)節(jié)上做各種修改。
權(quán)利要求
1.一種散射單元，包括偏振板；和散射層，所述散射層整體地設(shè)置在所述偏振板的表面上，且在它們之間沒有空氣層。
2. 如權(quán)利要求1所述的散射單元，其中，所述散射層包含與粘合劑 混合的珠子，使得所述珠子可被部分地暴露于所述粘合劑外，且所述混合 物^C涂在所述偏振板上。
3. 如權(quán)利要求1所述的散射單元，其中，所述散射層包含與粘合劑所述偏振板上。
4. 如權(quán)利要求1所述的散射單元，其中，所述偏振板包括第一和第 二三乙?；w維素(TAC)層和布置在所述第一和第二TAC層之間的聚乙 烯醇(PVA)層，其中所述散射層是布置在所述第二 TAC層和所述PVA層之間的粘合層。
5. —種散射單元，包括 第一三乙?；w維素(TAC)層； 布置在所述第一 TAC層之上的第二 TAC層； 布置在所述第一和第二TAC層之間的聚乙烯醇(PVA)層；和 珠子，該珠子混合在所述第二TAC層中。
6. 如權(quán)利要求5所述的散射單元，其中，每一個(gè)珠子的直徑小于子 象素之間的間距。
7. —種顯示器，包括 背光單元；第一偏振板，所述第一偏振板透射所述背光單元發(fā)射的光中具有預(yù)定 偏4展的光；液晶層，所述液晶層利用透射過所述第一偏振板的光形成圖像； 濾色器，所述濾色器透射在透射過所述液晶層的光中具有預(yù)定波長的光；散射單元，所述散射單元布置在所述濾色器上，并包括第二偏振板和 散射層，所述散射層被整體地設(shè)置在所述第二偏振板的上表面上而在所述 第二偏振板和所述散射層之間沒有空氣層。
8. 如權(quán)利要求7所述的顯示器，其中，所述散射層包括與粘合劑混 合的珠子，使得所述珠子可被部分地暴露于所述粘合劑之外，且所述混合 物被涂在所述第二偏振板上。
9. 如權(quán)利要求7所述的顯示器，其中，所述散射層包含與粘合劑混 合的珠子，使得所述珠子可被嵌入所述粘合劑中并且所述混合物被涂在所 述第二偏振板上。
10. 如權(quán)利要求7所述的顯示器，其中，所述第二偏振板包括第一和 第二三乙?；w維素(TAC)層和布置在所述第一和第二TAC層之間的聚 乙烯醇(PVA)層，其中所述散射層是布置在所述第二 TAC層和所述PVA層之間的粘合層。
11. 如權(quán)利要求IO所述的顯示器，其中，每一個(gè)珠子的直徑小于子象 素之間的間距。
12. 如權(quán)利要求7所述的顯示器，還包括透明基片，所述透明基片布 置在所述濾色器和所述第二偏振板之間，其中，當(dāng)從所述透明基片到所述散射層的厚度是d,子象素之間的間 距是Ps,且透射過所述透明基片的光的半寬半最大值的發(fā)光角是"時(shí)，所 述厚度d滿足c/<{1.5/^}/{tane'}
13. 如權(quán)利要求7所述的顯示器，其中，所述背光單元包括光源和光 導(dǎo)板，由光導(dǎo)板發(fā)出的光的半寬半最大值(HWHM)的發(fā)光角在15°的 范圍內(nèi)。
14. 如權(quán)利要求13所述的顯示器，其中，所述光導(dǎo)板包括第一棱柱 狀結(jié)構(gòu)陣列，所迷第 一 棱柱狀結(jié)構(gòu)陣列沿平行于由所述光源發(fā)射的光的光 軸的方向布置在所述光導(dǎo)板的底面上，并包括第二棱柱狀結(jié)構(gòu)陣列，所述 第二棱柱狀結(jié)構(gòu)陣列沿垂直于所述第 一棱柱狀結(jié)構(gòu)陣列方向的方向布置在 所述光導(dǎo)板的頂面上。
15. 如權(quán)利要求13所述的顯示器，其中，所述光導(dǎo)板包括第一棱柱 狀結(jié)構(gòu)陣列，所述第 一棱柱狀結(jié)構(gòu)陣列沿垂直于由所述光源發(fā)射的光的光 軸的方向布置在所述光導(dǎo)板的底面上，并包括第二棱柱狀結(jié)構(gòu)陣列，所述 第二棱柱狀結(jié)構(gòu)陣列沿垂直于所述第一棱柱狀結(jié)構(gòu)陣列方向的方向布置在 所述光導(dǎo)板的頂面上。
16. —種光導(dǎo)板，包括第一棱柱狀結(jié)構(gòu)陣列，所述第一棱柱狀結(jié)構(gòu)陣列沿垂直于由所述光源 發(fā)射的光的光軸的方向布置在所述光導(dǎo)板的底面上；和第二棱柱狀結(jié)構(gòu)陣列，所述第二棱柱狀結(jié)構(gòu)陣列沿垂直于所述第 一棱 柱狀結(jié)構(gòu)陣列方向的方向布置在所述光導(dǎo)板的頂面上以準(zhǔn)直入射光。
17. 如權(quán)利要求16所述的光導(dǎo)板，其中，所述第一棱柱狀結(jié)構(gòu)陣列 具有鄰近所述光源的第一棱柱表面和面向所述第一棱柱表面的第二棱柱表 面，其中，所述第一棱柱表面以小于5°的角傾斜，而所述第二棱柱表面 以大于40°的角傾斜。
18. 如權(quán)利要求16所述的光導(dǎo)板，其中，被所述光導(dǎo)板耦合的光的 半寬半最大值(HWHM)的發(fā)光角在15的范圍內(nèi)。
19. 一種光導(dǎo)板，包括第 一棱柱狀結(jié)構(gòu)陣列，所述第 一棱柱狀結(jié)構(gòu)陣列沿平行于由所述光源 發(fā)射的光的光軸的方向布置在所述光導(dǎo)板的底面上；和第二棱柱狀結(jié)構(gòu)陣列，所述第二棱柱狀結(jié)構(gòu)陣列沿垂直于所述第一棱 柱狀結(jié)構(gòu)陣列方向的方向布置在所述光導(dǎo)板的頂面上以準(zhǔn)直入射光。
20. 如權(quán)利要求19所述的光導(dǎo)板，其中，所述第一棱柱狀結(jié)構(gòu)陣列 具有鄰近所述光源的第 一棱柱表面和面向所述第 一棱柱表面的第二棱柱表 面，其中，所述第一棱柱表面以小于5°的角傾斜，而所述第二棱柱表面 以大于40°的角傾斜。
21. 如權(quán)利要求19所述的光導(dǎo)板，其中，被所述光導(dǎo)板耦合的光的 半寬半最大值(HWHM)的發(fā)光角在15的范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種散射單元包括偏振板；和散射層，所述散射層整體地設(shè)置在所述偏振板的表面上在它們之間沒有空氣層。通過使用采用校平行的光導(dǎo)板和所述散射單元的顯示器，能改進(jìn)所述光學(xué)性能例如分辨率和視角。而且，因?yàn)橛帽恍Ｆ叫械墓饪蓽p小或消除灰度等級倒位和色移，所以能改進(jìn)所述顯示器的圖像質(zhì)量。
文檔編號G02B6/00GK101354453SQ20081008846
公開日2009年1月28日 申請日期2008年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月27日
發(fā)明者崔圭, 李文圭, 閔池泓, 黃圣模 申請人:三星電子株式會(huì)社