專利名稱：平面光源裝置及以其作背光模組的液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于顯示器及其部件，特別是一種平面光源裝置及以其作背光模組的液晶顯示器。
背光模組20系用以將光源發(fā)出的光線均勻地分配至液晶面板10表面。用于液晶顯示器的背光模組20一般可分為直下光源型式及側(cè)邊光源型式。
如圖2所示，直下光源型式的直下式背光模組21包括外殼70、配置于外殼70底部表面的反射片60、位于外殼70底部的冷陰極管類燈管50、位于外殼70上的擴散片40及配置于擴散片40上的棱鏡片30。
燈管50系間隔配置于液晶顯示器面板10的顯示區(qū)域內(nèi)，故其對液晶顯示器面板10的照度分布系呈不均勻狀。且液晶顯示器面板10的開關(guān)元件(switching element)亦有可能因背光源的熱能而損壞。因此，燈管50與擴散片40間需要保持一定的距離或間隔。因需藉由外殼70中的支撐柱55形成距離或間隔，故十分難以降低直下式背光模組21的厚度。
如圖3所示，側(cè)邊光源型式的側(cè)邊式背光模組22包括導(dǎo)光板80、至少一裝設(shè)于導(dǎo)光板80側(cè)邊的燈管50、環(huán)繞燈管50a的U形反射器61、固定于導(dǎo)光板80底部的反射片60a、固定于導(dǎo)光板80上的擴散片40a及固定于擴散片40a上的棱鏡片30a。U形反射器61的開口部分系固定于導(dǎo)光板80側(cè)邊。因燈管50a系配置于導(dǎo)光板80側(cè)邊，故LCD的厚度便得以降低。
導(dǎo)光板80至少一表面上具有印刷的點狀或V形凹槽的圖案，用以將導(dǎo)光板80中的光線散射而照亮液晶顯示器面板，且一般系以PMMA壓延方式或射出方式成形。
擴散片40a系配置于導(dǎo)光板80上，通常系以半透明的PET或聚碳酸酯(polycarbonate；PC)、聚對苯二甲酸二乙酯塑膠(PET)制造，用以使導(dǎo)光板80射出的光線更加均勻化。
棱鏡片30a系配置于擴散片40a上，用以將擴散片40a所射出的光線聚集在垂直于棱鏡片30a的方向上。
由于液晶顯示器面板10具有用以將特定偏光方向的光線導(dǎo)入液晶顯示器面板10并吸收另一偏光方向的光線的偏光板，故光線通過偏光板時將損失約50％的光學(xué)能量。因此，通常會于棱鏡片30上配置偏光循環(huán)膜(PolarizationRecycle Film)35，用以反射另一偏光方向的光線，并藉由下方光學(xué)元件的反射變化偏光方向后，再加以循環(huán)利用，藉此提高液晶顯示器10的亮度。然而，前述的偏光循環(huán)膜35通常系購自美國明尼蘇達(dá)州的3MTM公司，商品名為DualBrightness Enhancement Film(DBEF)，其相對可使液晶顯示器的亮度增加至大約160％-170％，但偏光循環(huán)膜35系相當(dāng)昂貴，且在液晶顯示器面板10愈來愈大尺寸的發(fā)展趨勢下，制造成本將大幅增加。
綜上所述，液晶顯示器的背光模組必須滿足高的能量吸收率、增加熒幕亮度、提供均勻照度、降低電能消耗、降低制造成本及減小體積等需求。為此，公開了許多試圖滿足前述要求的先前技術(shù)。如2000年12月26日頒予Lee的美國專利第6,164,790號、1995年12月19日頒予Hooker等人的美國專利第5,477,422號及1996年1月16日頒予Ciupke等人的美國專利第5,485,354號。然而，上述專利及先前技術(shù)所提供的背光模組仍舊無法滿足上述對于背光模組的要求。
為此，以于2000年7月11日頒予Onishi等人的美國專利第6,086,212號中，揭示了一種背光模組，其具有配置于導(dǎo)光板上的出射光控制板及配置于光源與導(dǎo)光板之間的入射光控制板。然而，此種背光模組的結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，且液晶顯示器面板的照度亦無法有效地增強。
本發(fā)明平面光源裝置包括光源及導(dǎo)光板；導(dǎo)光板具有面向光源以令光線射入導(dǎo)光板的入射面及令導(dǎo)光板中光線射出的出射面；導(dǎo)光板側(cè)邊入射面與光源之間設(shè)有用以使特定偏極方向光線通過并反射其余光線的復(fù)數(shù)金屬格線；液晶顯示器包括液晶顯示器面板及為均勻照射液晶顯示器面板的平面光源裝置的背光模組；背光模組包括至少一光源、至少一環(huán)繞光源的U形反射器及導(dǎo)光板；導(dǎo)光板具有面向光源以令光線射入導(dǎo)光板的入射面及令導(dǎo)光板中光線射出的出射面；導(dǎo)光板側(cè)邊入射面與光源之間設(shè)有用以使特定偏極方向光線通過并反射其余光線的復(fù)數(shù)金屬格線；導(dǎo)光板出射面與液晶顯示器面板之間設(shè)置有多數(shù)光學(xué)膜片。
其中光源外環(huán)繞設(shè)有U形反射器。
導(dǎo)光板具有復(fù)數(shù)用以散射入射光線并由出射面射出的散射元件。
金屬格線材料為鋁、銀或合金金屬。
金屬格線材料最好為鋁。
金屬格線的之間的間距系小于300nm。
金屬格線的厚度系由約30nm～200nm之間。
金屬格線的寬度與間距比例系為約0.1至0.8之間。
金屬格線系直接形成于導(dǎo)光板上。
一種平面光源裝置，它包括光源及導(dǎo)光板；導(dǎo)光板具有面向光源以令光線射入導(dǎo)光板的入射面及令導(dǎo)光板中光線射出的出射面；導(dǎo)光板側(cè)邊入射面與光源之間設(shè)有用以使特定偏極方向光線通過并反射其余光線的片狀膽固醇液晶聚合物/1/4λ板的片狀膽固醇液晶聚合物。
多層光學(xué)膜片為用以使光線更加均勻的擴散片及用以使光線集中于垂直方向的棱鏡片。
一種液晶顯示器，它包括液晶顯示器面板及為均勻照射液晶顯示器面板的平面光源裝置的背光模組；背光模組包括至少一光源、至少一環(huán)繞光源的U形反射器及導(dǎo)光板；導(dǎo)光板具有面向光源以令光線射入導(dǎo)光板的入射面及令導(dǎo)光板中光線射出的出射面；導(dǎo)光板側(cè)邊入射面與光源之間設(shè)有用以使特定偏極方向光線通過并反射其余光線的片狀膽固醇液晶聚合物/1/4λ板的片狀膽固醇液晶聚合物；導(dǎo)光板出射面與液晶顯示器面板之間設(shè)置有多數(shù)光學(xué)膜片。
由于本發(fā)明平面光源裝置包括光源及導(dǎo)光板；導(dǎo)光板具有面向光源以令光線射入導(dǎo)光板的入射面及令導(dǎo)光板中光線射出的出射面；導(dǎo)光板側(cè)邊入射面與光源之間設(shè)有用以使特定偏極方向光線通過并反射其余光線的復(fù)數(shù)金屬格線；液晶顯示器包括液晶顯示器面板及為平面光源裝置的背光模組；背光模組包括至少一光源、至少一環(huán)繞光源的U形反射器及導(dǎo)光板；導(dǎo)光板入射面及出射面；導(dǎo)光板側(cè)邊入射面與光源之間設(shè)有用以使特定偏極方向光線通過并反射其余光線的復(fù)數(shù)金屬格線；導(dǎo)光板出射面與液晶顯示器面板之間設(shè)置有多數(shù)光學(xué)膜片。光源發(fā)射的光線系為非偏極光，其具有平行于金屬格線并被反射的平行分量及垂直于金屬格線并通過金屬格線進(jìn)入導(dǎo)光板中的垂直分量。因此，僅有偏極性垂直于金屬格線的垂直分量會進(jìn)入導(dǎo)光板中；被反射的水平分量藉反射并改變偏極性后，再穿過金屬格線進(jìn)入導(dǎo)光板中；進(jìn)入導(dǎo)光板中的為偏極光線的垂直分量在導(dǎo)光板并以大體上垂直于金屬格線的偏極方向入射進(jìn)入液晶顯示器面板中；即藉由具反射式偏光元件的平面光源裝置及以其作為背光模組的液晶顯示器形成可直接通過液晶顯示器偏極化的光線，藉此減少液晶顯示面板所吸收的光線，不需要使用昂貴的光學(xué)膜片，便能夠提高整體液晶顯示器的能量利用率、增加液晶顯示器的照度、降低液晶顯示器的制造成本。不僅結(jié)構(gòu)簡單、成本低，而且能量利用率高、照度均勻、亮度高，從而達(dá)到本發(fā)明的目的。


圖1、為習(xí)知的液晶顯示器分解結(jié)構(gòu)示意立體圖。
圖2、為習(xí)知的直下式背光模組結(jié)構(gòu)示意剖視圖。
圖3、為習(xí)知的側(cè)邊式背光模組結(jié)構(gòu)示意剖視圖。
圖4、為本發(fā)明實施例一液晶顯示器結(jié)構(gòu)示意剖視圖。
圖5、為圖4中A部局部放大立體圖。
圖6、為本發(fā)明實施例二液晶顯示器結(jié)構(gòu)示意剖視圖。
圖7、為本發(fā)明實施例三液晶顯示器結(jié)構(gòu)示意剖視圖。
圖8、為本發(fā)明實施例四液晶顯示器結(jié)構(gòu)示意剖視圖。
液晶顯示器面板110包括兩透明基板112、113及配置于兩基板112、113中的液晶材料116。
液晶顯示器面板110兩透明基板112、114外側(cè)表面上分別具有偏光膜118、119，其內(nèi)側(cè)表面上具有用以改變液晶分子排列藉以產(chǎn)生影像的開關(guān)元件(switching element)。
背光模組120系作為均勻照射液晶顯示器面板110的平面光源裝置。其包括光源150、環(huán)繞光源150的U形反射器161、大體為楔形的導(dǎo)光板180及多層光學(xué)膜片。
U形反射器161的開口部分系固定于導(dǎo)光板側(cè)邊。
導(dǎo)光板180具有設(shè)置于下表面的復(fù)數(shù)散射元件182、出射面185、配置于導(dǎo)光板180末端用以將光線反射回導(dǎo)光板180的反射鏡165及設(shè)置于導(dǎo)光板180側(cè)邊與光源150之間設(shè)有復(fù)數(shù)金屬格線190的入射面184。
導(dǎo)光板180的散射元件182為點狀圖案或V形凹槽，其用以將導(dǎo)光板180中的光線散射并由導(dǎo)光板180上表面/出射面射出而成為均勻的面光源，且照亮液晶顯示器面板110。復(fù)數(shù)散射元件182一般系以PMMA壓延方式或射出方式成形。
如圖5所示，導(dǎo)光板180的入射面184具有復(fù)數(shù)金屬格線190。復(fù)數(shù)金屬格線190系以間隔直接形成于入射面184上。
多層光學(xué)膜片系設(shè)置于導(dǎo)光板180出射面185與液晶顯示器面板110之間，其為用以使光線更加均勻的擴散片140及用以使光線集中于垂直方向的棱鏡片130。
光源150可為冷陰極射線管(cold cathode fluorescent lamp；CCFL)。
棱鏡片130可購自3MTM公司，商品名為BEFII(Brightness EnhancementFilmII)，垂直于金屬格線190方向的偏極光通過入射面184進(jìn)入導(dǎo)光板180中；平行于金屬格線190方向的偏極光則被金屬格線190反射至反射器161。
如圖4所示，光源150發(fā)射的光線系為非偏極光，其具有平行于入射面184上金屬格線190并被反射的平行分量及垂直于入射面184金屬格線190并通過金屬格線190進(jìn)入導(dǎo)光板180中的垂直分量。因此，僅有偏極性垂直于金屬格線190的垂直分量會進(jìn)入導(dǎo)光板180中。而被反射的水平分量藉由反射器161反射并改變偏極性后，再穿過金屬格線190進(jìn)入導(dǎo)光板180中。進(jìn)入導(dǎo)光板180中的為偏極光線的垂直分量在導(dǎo)光板190中為復(fù)數(shù)散射元件182反射，并以大體上垂直于金屬格線190的偏極方向入射進(jìn)入液晶顯示器面板110中，藉此減少液晶顯示面板110偏光膜118、119所吸收的光線，并提高液晶顯示器100的光線利用率。
金屬格線190較佳系由鋁、銀或合金金屬制造，其中最佳者為以鋁制造。
如圖5所示，金屬格線190的之間的間距系小于300nm，金屬格線190的厚度系由30nm～200nm之間，金屬格線190的寬度與間距比例系為約0.1至0.8之間。金屬格線190亦可形成于基板上，再將其置于導(dǎo)光板180與光源150之間。
金屬格線190系為一種反射式偏光元件，其反射平行方向偏極光線，且這些被反射的光線可藉由反射器161的反射而改變偏極的方向，再通過金屬格線190，如此便得以提高液晶顯示器110的光線利用率。因此，其他種類的反射式偏光元件，諸如片狀膽固醇液晶聚合物(cholesteric liquid crystallinepolymer)、具有1/4λ板的片狀膽固醇液晶聚合物及3MTM公司所制造的DBEF，亦可用以替換金屬格線190。
液晶顯示器面板110上的偏光膜118、119的偏極方向應(yīng)與反射式偏光板的偏極方向相對應(yīng)，藉以提高液晶顯示器1 00的照度。一般而言，因液晶顯示器100的配置，背光模組20特別適用于橫向電場效應(yīng)(In-Plane-Switching)、垂直配向(Vertical Alignment)及多區(qū)域垂直配向(Multi-Domain VerticalAlignment)的薄膜電晶體(Thin Film Transistor)液晶顯示器面板。
實施例二如圖6所示，本發(fā)明液晶顯示器200包括液晶顯示器面板210及為平面光源裝置的背光模組220。
液晶顯示器面板210包括兩透明基板212、214及配置于兩基板212、214中的液晶材料216。
液晶顯示器面板210兩透明基板212、214外側(cè)表面上分別具有偏光膜218、219，其內(nèi)側(cè)表面上具有用以改變液晶分子排列藉以產(chǎn)生影像的開關(guān)元件(switching element)。
背光模組220系作為均勻照射液晶顯示器面板210的平面光源。其包括兩個光源250、兩個分別環(huán)繞光源250的U形反射器261、大體為四面體的導(dǎo)光板280及多層光學(xué)膜片。
兩個光源250及兩個U形反射器261系配置于導(dǎo)光板280兩側(cè)邊，U形反射器261以其開口部分系固定于導(dǎo)光板280側(cè)邊。
導(dǎo)光板280具有設(shè)置于下表面的復(fù)數(shù)散射元件282、出射面285、配置于導(dǎo)光板280兩側(cè)邊與光源250間為設(shè)有復(fù)數(shù)金屬格線290的入射面284。
實施例三如圖7所示，本發(fā)明液晶顯示器300包括液晶顯示器面板及為平面光源裝置的背光模組320。
背光模組320包括導(dǎo)光板380及分別配置于導(dǎo)光板380三側(cè)邊的三個光源350。導(dǎo)光板380三側(cè)邊與三個光源350間分別為設(shè)有復(fù)數(shù)金屬格線390的入射面384。
實施例四如圖8所示，本發(fā)明液晶顯示器包括液晶顯示器面板及為平面光源裝置的背光模組420。
背光模組420包括導(dǎo)光板480及分別配置于導(dǎo)光板480四側(cè)邊的四個光源450。導(dǎo)光板480四側(cè)邊與四個光源450間分別為設(shè)有復(fù)數(shù)金屬格線490的入射面484。
綜上所述，本發(fā)明藉由作為平面光源的背光模組以提供偏極化的光線。此一偏極化的光線可直接通過液晶顯示器的偏光膜，從而減少偏光膜所吸收的光線。且本發(fā)明的背光模組不需要使用昂貴的光學(xué)膜片，便能夠提高整體液晶顯示器的能量利用率、增加液晶顯示器的照度、降低液晶顯示器的制造成本。
權(quán)利要求
1.一種平面光源裝置，它包括光源及導(dǎo)光板；導(dǎo)光板具有面向光源以令光線射入導(dǎo)光板的入射面及令導(dǎo)光板中光線射出的出射面；其特征在于所述的導(dǎo)光板側(cè)邊入射面與光源之間設(shè)有用以使特定偏極方向光線通過并反射其余光線的復(fù)數(shù)金屬格線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面光源裝置，其特征在于所述的光源外環(huán)繞設(shè)有U形反射器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面光源裝置，其特征在于所述的導(dǎo)光板具有復(fù)數(shù)用以散射入射光線并由出射面射出的散射元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面光源裝置，其特征在于所述的金屬格線材料為鋁、銀或合金金屬。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的平面光源裝置，其特征在于所述的金屬格線材料最好為鋁。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面光源裝置，其特征在于所述的金屬格線的之間的間距系小于300nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面光源裝置，其特征在于所述的金屬格線的厚度系由約30nm～200nm之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面光源裝置，其特征在于所述的金屬格線的寬度與間距比例系為約0.1至0.8之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面光源裝置，其特征在于所述的金屬格線系直接形成于導(dǎo)光板上。
10.一種平面光源裝置，它包括光源及導(dǎo)光板；導(dǎo)光板具有面向光源以令光線射入導(dǎo)光板的入射面及令導(dǎo)光板中光線射出的出射面；其特征在于所述的導(dǎo)光板側(cè)邊入射面與光源之間設(shè)有用以使特定偏極方向光線通過并反射其余光線的片狀膽固醇液晶聚合物/1/4λ板的片狀膽固醇液晶聚合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的平面光源裝置，其特征在于所述的光源外環(huán)繞設(shè)有U形反射器。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的平面光源裝置，其特征在于所述的導(dǎo)光板具有復(fù)數(shù)用以散射入射光線并由出射面射出的散射元件。
13.一種液晶顯示器，它包括液晶顯示器面板及為均勻照射液晶顯示器面板的平面光源裝置的背光模組；背光模組包括至少一光源、至少一環(huán)繞光源的U形反射器及導(dǎo)光板；導(dǎo)光板具有面向光源以令光線射入導(dǎo)光板的入射面及令導(dǎo)光板中光線射出的出射面；其特征在于所述的導(dǎo)光板側(cè)邊入射面與光源之間設(shè)有用以使特定偏極方向光線通過并反射其余光線的復(fù)數(shù)金屬格線；導(dǎo)光板出射面與液晶顯示器面板之間設(shè)置有多數(shù)光學(xué)膜片。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的液晶顯示器，其特征在于所述的金屬格線材料為鋁、銀或合金金屬。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的液晶顯示器，其特征在于所述的金屬格線材料最好為鋁。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的液晶顯示器，其特征在于所述的金屬格線的之間的間距系小于300nm。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的液晶顯示器，其特征在于所述的金屬格線的厚度系由約30nm～200nm之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的液晶顯示器，其特征在于所述的金屬格線的寬度與間距比例系為約0.1至0.8之間。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的液晶顯示器，其特征在于所述的多層光學(xué)膜片為用以使光線更加均勻的擴散片及用以使光線集中于垂直方向的棱鏡片。
20.一種液晶顯示器，它包括液晶顯示器面板及為均勻照射液晶顯示器面板的平面光源裝置的背光模組；背光模組包括至少一光源、至少一環(huán)繞光源的U形反射器及導(dǎo)光板；導(dǎo)光板具有面向光源以令光線射入導(dǎo)光板的入射面及令導(dǎo)光板中光線射出的出射面；其特征在于所述的導(dǎo)光板側(cè)邊入射面與光源之間設(shè)有用以使特定偏極方向光線通過并反射其余光線的片狀膽固醇液晶聚合物/1/4λ板的片狀膽固醇液晶聚合物；導(dǎo)光板出射面與液晶顯示器面板之間設(shè)置有多數(shù)光學(xué)膜片。
全文摘要
一種平面光源裝置及以其作背光模組的液晶顯示器。為提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低、能量利用率高、照度均勻、亮度高的光源及以其作背光模組的顯示器，提出本發(fā)明，平面光源裝置包括光源及導(dǎo)光板；導(dǎo)光板具有面向光源以令光線射入導(dǎo)光板的入射面及令導(dǎo)光板中光線射出的出射面；導(dǎo)光板側(cè)邊入射面與光源之間設(shè)有用以使特定偏極方向光線通過并反射其余光線的復(fù)數(shù)金屬格線；液晶顯示器包括液晶顯示器面板及為平面光源裝置的背光模組；背光模組包括光源、U形反射器及導(dǎo)光板；導(dǎo)光板入射面及出射面；導(dǎo)光板側(cè)邊入射面與光源之間設(shè)有用以使特定偏極方向光線通過并反射其余光線的復(fù)數(shù)金屬格線；導(dǎo)光板出射面與液晶顯示器面板之間設(shè)置有多數(shù)光學(xué)膜片。
文檔編號G02B5/02GK1474214SQ02128659
公開日2004年2月11日 申請日期2002年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月9日
發(fā)明者楊界雄 申請人:瀚宇彩晶股份有限公司