专利名称：平面光源装置及以其作背光模组的液晶显示器的制作方法
技术领域：
本发明属于显示器及其部件，特别是一种平面光源装置及以其作背光模组的液晶显示器。
背光模组20系用以将光源发出的光线均匀地分配至液晶面板10表面。用于液晶显示器的背光模组20一般可分为直下光源型式及侧边光源型式。
如图2所示，直下光源型式的直下式背光模组21包括外壳70、配置于外壳70底部表面的反射片60、位于外壳70底部的冷阴极管类灯管50、位于外壳70上的扩散片40及配置于扩散片40上的棱镜片30。
灯管50系间隔配置于液晶显示器面板10的显示区域内，故其对液晶显示器面板10的照度分布系呈不均匀状。且液晶显示器面板10的开关元件(switching element)亦有可能因背光源的热能而损坏。因此，灯管50与扩散片40间需要保持一定的距离或间隔。因需藉由外壳70中的支撑柱55形成距离或间隔，故十分难以降低直下式背光模组21的厚度。
如图3所示，侧边光源型式的侧边式背光模组22包括导光板80、至少一装设于导光板80侧边的灯管50、环绕灯管50a的U形反射器61、固定于导光板80底部的反射片60a、固定于导光板80上的扩散片40a及固定于扩散片40a上的棱镜片30a。U形反射器61的开口部分系固定于导光板80侧边。因灯管50a系配置于导光板80侧边，故LCD的厚度便得以降低。
导光板80至少一表面上具有印刷的点状或V形凹槽的图案，用以将导光板80中的光线散射而照亮液晶显示器面板，且一般系以PMMA压延方式或射出方式成形。
扩散片40a系配置于导光板80上，通常系以半透明的PET或聚碳酸酯(polycarbonate；PC)、聚对苯二甲酸二乙酯塑胶(PET)制造，用以使导光板80射出的光线更加均匀化。
棱镜片30a系配置于扩散片40a上，用以将扩散片40a所射出的光线聚集在垂直于棱镜片30a的方向上。
由于液晶显示器面板10具有用以将特定偏光方向的光线导入液晶显示器面板10并吸收另一偏光方向的光线的偏光板，故光线通过偏光板时将损失约50％的光学能量。因此，通常会于棱镜片30上配置偏光循环膜(PolarizationRecycle Film)35，用以反射另一偏光方向的光线，并藉由下方光学元件的反射变化偏光方向后，再加以循环利用，藉此提高液晶显示器10的亮度。然而，前述的偏光循环膜35通常系购自美国明尼苏达州的3MTM公司，商品名为DualBrightness Enhancement Film(DBEF)，其相对可使液晶显示器的亮度增加至大约160％-170％，但偏光循环膜35系相当昂贵，且在液晶显示器面板10愈来愈大尺寸的发展趋势下，制造成本将大幅增加。
综上所述，液晶显示器的背光模组必须满足高的能量吸收率、增加荧幕亮度、提供均匀照度、降低电能消耗、降低制造成本及减小体积等需求。为此，公开了许多试图满足前述要求的先前技术。如2000年12月26日颁予Lee的美国专利第6,164,790号、1995年12月19日颁予Hooker等人的美国专利第5,477,422号及1996年1月16日颁予Ciupke等人的美国专利第5,485,354号。然而，上述专利及先前技术所提供的背光模组仍旧无法满足上述对于背光模组的要求。
为此，以于2000年7月11日颁予Onishi等人的美国专利第6,086,212号中，揭示了一种背光模组，其具有配置于导光板上的出射光控制板及配置于光源与导光板之间的入射光控制板。然而，此种背光模组的结构相当复杂，且液晶显示器面板的照度亦无法有效地增强。
本发明平面光源装置包括光源及导光板；导光板具有面向光源以令光线射入导光板的入射面及令导光板中光线射出的出射面；导光板侧边入射面与光源之间设有用以使特定偏极方向光线通过并反射其余光线的复数金属格线；液晶显示器包括液晶显示器面板及为均匀照射液晶显示器面板的平面光源装置的背光模组；背光模组包括至少一光源、至少一环绕光源的U形反射器及导光板；导光板具有面向光源以令光线射入导光板的入射面及令导光板中光线射出的出射面；导光板侧边入射面与光源之间设有用以使特定偏极方向光线通过并反射其余光线的复数金属格线；导光板出射面与液晶显示器面板之间设置有多数光学膜片。
其中光源外环绕设有U形反射器。
导光板具有复数用以散射入射光线并由出射面射出的散射元件。
金属格线材料为铝、银或合金金属。
金属格线材料最好为铝。
金属格线的之间的间距系小于300nm。
金属格线的厚度系由约30nm～200nm之间。
金属格线的宽度与间距比例系为约0.1至0.8之间。
金属格线系直接形成于导光板上。
一种平面光源装置，它包括光源及导光板；导光板具有面向光源以令光线射入导光板的入射面及令导光板中光线射出的出射面；导光板侧边入射面与光源之间设有用以使特定偏极方向光线通过并反射其余光线的片状胆固醇液晶聚合物/1/4λ板的片状胆固醇液晶聚合物。
多层光学膜片为用以使光线更加均匀的扩散片及用以使光线集中于垂直方向的棱镜片。
一种液晶显示器，它包括液晶显示器面板及为均匀照射液晶显示器面板的平面光源装置的背光模组；背光模组包括至少一光源、至少一环绕光源的U形反射器及导光板；导光板具有面向光源以令光线射入导光板的入射面及令导光板中光线射出的出射面；导光板侧边入射面与光源之间设有用以使特定偏极方向光线通过并反射其余光线的片状胆固醇液晶聚合物/1/4λ板的片状胆固醇液晶聚合物；导光板出射面与液晶显示器面板之间设置有多数光学膜片。
由于本发明平面光源装置包括光源及导光板；导光板具有面向光源以令光线射入导光板的入射面及令导光板中光线射出的出射面；导光板侧边入射面与光源之间设有用以使特定偏极方向光线通过并反射其余光线的复数金属格线；液晶显示器包括液晶显示器面板及为平面光源装置的背光模组；背光模组包括至少一光源、至少一环绕光源的U形反射器及导光板；导光板入射面及出射面；导光板侧边入射面与光源之间设有用以使特定偏极方向光线通过并反射其余光线的复数金属格线；导光板出射面与液晶显示器面板之间设置有多数光学膜片。光源发射的光线系为非偏极光，其具有平行于金属格线并被反射的平行分量及垂直于金属格线并通过金属格线进入导光板中的垂直分量。因此，仅有偏极性垂直于金属格线的垂直分量会进入导光板中；被反射的水平分量藉反射并改变偏极性后，再穿过金属格线进入导光板中；进入导光板中的为偏极光线的垂直分量在导光板并以大体上垂直于金属格线的偏极方向入射进入液晶显示器面板中；即藉由具反射式偏光元件的平面光源装置及以其作为背光模组的液晶显示器形成可直接通过液晶显示器偏极化的光线，藉此减少液晶显示面板所吸收的光线，不需要使用昂贵的光学膜片，便能够提高整体液晶显示器的能量利用率、增加液晶显示器的照度、降低液晶显示器的制造成本。不仅结构简单、成本低，而且能量利用率高、照度均匀、亮度高，从而达到本发明的目的。
图1、为习知的液晶显示器分解结构示意立体图。
图2、为习知的直下式背光模组结构示意剖视图。
图3、为习知的侧边式背光模组结构示意剖视图。
图4、为本发明实施例一液晶显示器结构示意剖视图。
图5、为图4中A部局部放大立体图。
图6、为本发明实施例二液晶显示器结构示意剖视图。
图7、为本发明实施例三液晶显示器结构示意剖视图。
图8、为本发明实施例四液晶显示器结构示意剖视图。
液晶显示器面板110包括两透明基板112、113及配置于两基板112、113中的液晶材料116。
液晶显示器面板110两透明基板112、114外侧表面上分别具有偏光膜118、119，其内侧表面上具有用以改变液晶分子排列藉以产生影像的开关元件(switching element)。
背光模组120系作为均匀照射液晶显示器面板110的平面光源装置。其包括光源150、环绕光源150的U形反射器161、大体为楔形的导光板180及多层光学膜片。
U形反射器161的开口部分系固定于导光板侧边。
导光板180具有设置于下表面的复数散射元件182、出射面185、配置于导光板180末端用以将光线反射回导光板180的反射镜165及设置于导光板180侧边与光源150之间设有复数金属格线190的入射面184。
导光板180的散射元件182为点状图案或V形凹槽，其用以将导光板180中的光线散射并由导光板180上表面/出射面射出而成为均匀的面光源，且照亮液晶显示器面板110。复数散射元件182一般系以PMMA压延方式或射出方式成形。
如图5所示，导光板180的入射面184具有复数金属格线190。复数金属格线190系以间隔直接形成于入射面184上。
多层光学膜片系设置于导光板180出射面185与液晶显示器面板110之间，其为用以使光线更加均匀的扩散片140及用以使光线集中于垂直方向的棱镜片130。
光源150可为冷阴极射线管(cold cathode fluorescent lamp；CCFL)。
棱镜片130可购自3MTM公司，商品名为BEFII(Brightness EnhancementFilmII)，垂直于金属格线190方向的偏极光通过入射面184进入导光板180中；平行于金属格线190方向的偏极光则被金属格线190反射至反射器161。
如图4所示，光源150发射的光线系为非偏极光，其具有平行于入射面184上金属格线190并被反射的平行分量及垂直于入射面184金属格线190并通过金属格线190进入导光板180中的垂直分量。因此，仅有偏极性垂直于金属格线190的垂直分量会进入导光板180中。而被反射的水平分量藉由反射器161反射并改变偏极性后，再穿过金属格线190进入导光板180中。进入导光板180中的为偏极光线的垂直分量在导光板190中为复数散射元件182反射，并以大体上垂直于金属格线190的偏极方向入射进入液晶显示器面板110中，藉此减少液晶显示面板110偏光膜118、119所吸收的光线，并提高液晶显示器100的光线利用率。
金属格线190较佳系由铝、银或合金金属制造，其中最佳者为以铝制造。
如图5所示，金属格线190的之间的间距系小于300nm，金属格线190的厚度系由30nm～200nm之间，金属格线190的宽度与间距比例系为约0.1至0.8之间。金属格线190亦可形成于基板上，再将其置于导光板180与光源150之间。
金属格线190系为一种反射式偏光元件，其反射平行方向偏极光线，且这些被反射的光线可藉由反射器161的反射而改变偏极的方向，再通过金属格线190，如此便得以提高液晶显示器110的光线利用率。因此，其他种类的反射式偏光元件，诸如片状胆固醇液晶聚合物(cholesteric liquid crystallinepolymer)、具有1/4λ板的片状胆固醇液晶聚合物及3MTM公司所制造的DBEF，亦可用以替换金属格线190。
液晶显示器面板110上的偏光膜118、119的偏极方向应与反射式偏光板的偏极方向相对应，藉以提高液晶显示器1 00的照度。一般而言，因液晶显示器100的配置，背光模组20特别适用于横向电场效应(In-Plane-Switching)、垂直配向(Vertical Alignment)及多区域垂直配向(Multi-Domain VerticalAlignment)的薄膜电晶体(Thin Film Transistor)液晶显示器面板。
实施例二如图6所示，本发明液晶显示器200包括液晶显示器面板210及为平面光源装置的背光模组220。
液晶显示器面板210包括两透明基板212、214及配置于两基板212、214中的液晶材料216。
液晶显示器面板210两透明基板212、214外侧表面上分别具有偏光膜218、219，其内侧表面上具有用以改变液晶分子排列藉以产生影像的开关元件(switching element)。
背光模组220系作为均匀照射液晶显示器面板210的平面光源。其包括两个光源250、两个分别环绕光源250的U形反射器261、大体为四面体的导光板280及多层光学膜片。
两个光源250及两个U形反射器261系配置于导光板280两侧边，U形反射器261以其开口部分系固定于导光板280侧边。
导光板280具有设置于下表面的复数散射元件282、出射面285、配置于导光板280两侧边与光源250间为设有复数金属格线290的入射面284。
实施例三如图7所示，本发明液晶显示器300包括液晶显示器面板及为平面光源装置的背光模组320。
背光模组320包括导光板380及分别配置于导光板380三侧边的三个光源350。导光板380三侧边与三个光源350间分别为设有复数金属格线390的入射面384。
实施例四如图8所示，本发明液晶显示器包括液晶显示器面板及为平面光源装置的背光模组420。
背光模组420包括导光板480及分别配置于导光板480四侧边的四个光源450。导光板480四侧边与四个光源450间分别为设有复数金属格线490的入射面484。
综上所述，本发明藉由作为平面光源的背光模组以提供偏极化的光线。此一偏极化的光线可直接通过液晶显示器的偏光膜，从而减少偏光膜所吸收的光线。且本发明的背光模组不需要使用昂贵的光学膜片，便能够提高整体液晶显示器的能量利用率、增加液晶显示器的照度、降低液晶显示器的制造成本。
权利要求
1.一种平面光源装置，它包括光源及导光板；导光板具有面向光源以令光线射入导光板的入射面及令导光板中光线射出的出射面；其特征在于所述的导光板侧边入射面与光源之间设有用以使特定偏极方向光线通过并反射其余光线的复数金属格线。
2.根据权利要求1所述的平面光源装置，其特征在于所述的光源外环绕设有U形反射器。
3.根据权利要求1所述的平面光源装置，其特征在于所述的导光板具有复数用以散射入射光线并由出射面射出的散射元件。
4.根据权利要求1所述的平面光源装置，其特征在于所述的金属格线材料为铝、银或合金金属。
5.根据权利要求4所述的平面光源装置，其特征在于所述的金属格线材料最好为铝。
6.根据权利要求1所述的平面光源装置，其特征在于所述的金属格线的之间的间距系小于300nm。
7.根据权利要求1所述的平面光源装置，其特征在于所述的金属格线的厚度系由约30nm～200nm之间。
8.根据权利要求1所述的平面光源装置，其特征在于所述的金属格线的宽度与间距比例系为约0.1至0.8之间。
9.根据权利要求1所述的平面光源装置，其特征在于所述的金属格线系直接形成于导光板上。
10.一种平面光源装置，它包括光源及导光板；导光板具有面向光源以令光线射入导光板的入射面及令导光板中光线射出的出射面；其特征在于所述的导光板侧边入射面与光源之间设有用以使特定偏极方向光线通过并反射其余光线的片状胆固醇液晶聚合物/1/4λ板的片状胆固醇液晶聚合物。
11.根据权利要求10所述的平面光源装置，其特征在于所述的光源外环绕设有U形反射器。
12.根据权利要求10所述的平面光源装置，其特征在于所述的导光板具有复数用以散射入射光线并由出射面射出的散射元件。
13.一种液晶显示器，它包括液晶显示器面板及为均匀照射液晶显示器面板的平面光源装置的背光模组；背光模组包括至少一光源、至少一环绕光源的U形反射器及导光板；导光板具有面向光源以令光线射入导光板的入射面及令导光板中光线射出的出射面；其特征在于所述的导光板侧边入射面与光源之间设有用以使特定偏极方向光线通过并反射其余光线的复数金属格线；导光板出射面与液晶显示器面板之间设置有多数光学膜片。
14.根据权利要求13所述的液晶显示器，其特征在于所述的金属格线材料为铝、银或合金金属。
15.根据权利要求14所述的液晶显示器，其特征在于所述的金属格线材料最好为铝。
16.根据权利要求13所述的液晶显示器，其特征在于所述的金属格线的之间的间距系小于300nm。
17.根据权利要求13所述的液晶显示器，其特征在于所述的金属格线的厚度系由约30nm～200nm之间。
18.根据权利要求13所述的液晶显示器，其特征在于所述的金属格线的宽度与间距比例系为约0.1至0.8之间。
19.根据权利要求13所述的液晶显示器，其特征在于所述的多层光学膜片为用以使光线更加均匀的扩散片及用以使光线集中于垂直方向的棱镜片。
20.一种液晶显示器，它包括液晶显示器面板及为均匀照射液晶显示器面板的平面光源装置的背光模组；背光模组包括至少一光源、至少一环绕光源的U形反射器及导光板；导光板具有面向光源以令光线射入导光板的入射面及令导光板中光线射出的出射面；其特征在于所述的导光板侧边入射面与光源之间设有用以使特定偏极方向光线通过并反射其余光线的片状胆固醇液晶聚合物/1/4λ板的片状胆固醇液晶聚合物；导光板出射面与液晶显示器面板之间设置有多数光学膜片。
全文摘要
一种平面光源装置及以其作背光模组的液晶显示器。为提供一种结构简单、成本低、能量利用率高、照度均匀、亮度高的光源及以其作背光模组的显示器，提出本发明，平面光源装置包括光源及导光板；导光板具有面向光源以令光线射入导光板的入射面及令导光板中光线射出的出射面；导光板侧边入射面与光源之间设有用以使特定偏极方向光线通过并反射其余光线的复数金属格线；液晶显示器包括液晶显示器面板及为平面光源装置的背光模组；背光模组包括光源、U形反射器及导光板；导光板入射面及出射面；导光板侧边入射面与光源之间设有用以使特定偏极方向光线通过并反射其余光线的复数金属格线；导光板出射面与液晶显示器面板之间设置有多数光学膜片。
文档编号G02B5/02GK1474214SQ02128659
公开日2004年2月11日 申请日期2002年8月9日 优先权日2002年8月9日
发明者杨界雄 申请人:瀚宇彩晶股份有限公司