专利名称：棱镜片和包括棱镜片的背光单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种棱镜片和包括其的背光单元。尤其是，本发明涉及一种具有与光导板的法线垂直的侧面的棱镜片和包括其的背光单元。
背景技术：
背光单元给液晶显示器(在下文中，称为“LCD”)提供光。
图1是一个举例说明通常的液晶设备的方框图。
在图1中，该LCD包括LCD板100和背光单元102。
该LCD板100使用从该背光单元102提供的光显示一定的图像。
图2A是举例说明背光单元的剖面图。图2B是举例说明图2A的光学薄膜的剖面图。
在图2A中，该背光单元102包括光源单元200、光导板206、反射片208和光学薄膜210。
该光源单元200包括至少一个冷阴极荧光灯(在下文中，称为“CCFL”)202和反射板204。
该CCFL 202发出具有一定波长的光。在这里，该光通常是白光。
该反射板204密封该CCFL 202，并且反射从该CCFL 202发出的光。
该光导板206控制其上侧面和下侧面的反射条件，以使从该光源单元200发出的光通过整个光导板206均匀地散射。此外，该光导板206在该LCD板100的方向输出该散射的光。
该反射片208在该光导板206的方向反射从该光导板206漏出的光。
在图2A和图2B中，该光学薄膜210包括散射片220、棱镜片222和保护片224。
该散射片220被设置在该光导板206上，并且包括下散射片230、散射片基底薄膜232和上散射片234。此外，该散射片220包括珠状物(bead)248，并且使用该珠状物248聚集或者散射从该光导板206输出的光。
该棱镜片222被设置在该散射片220上，并且包括棱镜片基底薄膜236和棱镜238。另外，该棱镜片222聚集通过该散射片220聚集或者散射的光。
该保护片224被设置在该棱镜片222上，并且包括下保护片240、保护片基底薄膜242和上保护片246。此外，该保护片224散射由该棱镜片222聚集的光，并且将该散射的光提供给该LCD板100。
图2C是举例说明该棱镜的剖面图。
在图2C中，从该光导板206输出的光是由该棱镜238聚集的。然后，该聚集的光被在该LCD板100的方向传输。但是，从该光导板206输出的光的一部分(L4)没有在该LCD板100的方向聚集，如图2C所示。换句话说，从该光导板206输出的光的一部分没有入射给该LCD板100，因此，从该背光单元102提供给该LCD板100的光的效率被降低。
发明内容
本发明的一个特点是提供一种用于增强提供给LCD板的光效率的背光单元和包括在其中的棱镜片。
按照本发明一个实施例的棱镜片包括棱镜片基底薄膜和多个线性地对准的棱镜。该棱镜被形成在该棱镜片基底薄膜的一个侧面上。在这里，每个棱镜的一个侧面垂直于该棱镜片基底薄膜。
按照本发明另一个实施例的棱镜片包括棱镜片基底薄膜、多个线性地对准的棱镜和散射层。该棱镜被形成在该棱镜片基底薄膜的一个侧面上。该散射层设置在该棱镜片基底薄膜上，并且具有用于散射由该棱镜聚集的光的多个珠状物。在这里，每个棱镜的一个侧面垂直于该棱镜片基底薄膜。
在按照本发明一个实施例的液晶显示器中采用的背光单元包括灯导板和棱镜片。该棱镜片具有棱镜片基底薄膜，和形成在该棱镜片基底薄膜的一个侧面上并面向该光导板的多个线性地对准的棱镜。在这里，每个棱镜的一个侧面垂直于该棱镜片基底薄膜，并且在每个棱镜中，在垂直平面和倾斜平面之间的角度大约是30°至45°，以及该棱镜物质的折射率大约是1.5至1.6。
如上所述，本发明的背光单元使用棱镜片内在的全反射聚集从光导板输出的光，从而光的效率被增强。
此外，在本发明的背光单元中，入射到棱镜片的入射角是高的，即，类似于布鲁斯特角，因此该背光单元的偏振效率被增强。因此，包括该背光单元的LCD的亮度被增强。
通过参考下面结合附图考虑的详细说明中，本发明的上述和其他的特点和优势将变得容易地清晰可见，其中图1是一个举例说明通常的液晶设备的方框图；图2A是举例说明背光单元的剖面图；图2B是举例说明图2A的光学薄膜的剖面图；图2C是举例说明棱镜的剖面图；图3是举例说明按照本发明一个实施例的背光单元的剖面图；图4A是示意地举例说明图3的光源单元和光导板的透视图；图4B是举例说明按照本发明第一实施例的图3的光学薄膜的剖面图；图5是举例说明在图4B中的放大的B部分的剖面图；图6是举例说明按照本发明第二实施例的图3的光学薄膜的剖面图；和图7是举例说明按照本发明第三实施例的图3的光学薄膜的剖面图。
具体实施例方式
在下文中将参考附图更详细地解释本发明的优选实施例。
图3是举例说明按照本发明一个实施例的背光单元的剖面图。
在图3中，液晶显示器(在下文中，称为“LCD”)包括LCD板300和背光单元(在下文中，称为“BLU”)302。
该LCD板300包括下偏振薄膜304、上偏振薄膜306、下玻璃基片308、上玻璃基片310、滤色器312、黑色矩阵314、像素电极316、公共电极318、液晶层320和TFT阵列322。
该滤色器312包括对应于红、绿和蓝光的子滤色器。
该TFT阵列322作为开关器件切换该像素电极316。
该像素电极316和该公共电极318按照从外部施加的一定电压排列该液晶层320的液晶。
该液晶层320包括该液晶，其中该液晶被取决于该像素电极316和公共电极318的电压差来排列。因此，从该背光单元302输出的光被经由设置的液状晶体入射给该滤色器312。
该BLU 302被设置在该LCD板300之下，并且将例如白光的光提供给该LCD板300。该BLU 302包括光源单元328、光导板334、光学薄膜336和反射片338。
该光源单元328包括至少一个冷阴极荧光灯(在下文中，称为“CCFL”)330和反射板332。
该CCFL 330发出具有一定波长的线性光，其中该线性光例如是白光。
按照本发明另一个实施例的光源单元328可以使用发光二极管(LED)代替该CCFL发出光。
该反射板332密封该CCFL 330，并且反射从该CCFL 330发出的光。
该光导板334控制其上侧面和下侧面的反射条件，以使从该光源单元328发出的光经由整个光导板334均匀地散射。另外，该光导板334在该LCD板300的方向传输该散射的光，其中该散射的光被以一定输出角度从该光导板334输出。
该反射片338在该光导板334的方向反射从该光导板334漏出的光。
该光学薄膜336聚集或者散射从该光导板334输出的光，然后将该聚集或者散射的光提供给该LCD板300。
图4A是示意地举例说明图3的光源单元和光导板的透视图。
在图4A中，考虑到厚度该光导板334随着其距该CCFL 330越远厚度减少，以经由其上表面均匀地输出从该CCFL 330入射的光。此外，多个棱镜山(mountains)340被线性地排列在该光导板334的底面上，如图4A所示，并且分别地具有三角形状。用于散射光的散射层(未示出)可以被形成在该光导板334的上表面上。因此，该光导板334以预定的角度在该LCD板300的方向提供从该CCFL 330发出的光。
图4B是举例说明按照本发明第一实施例的图3的光学薄膜的剖面图。
在图4B中，该光学薄膜336包括棱镜片400和保护片402。
该棱镜片400聚集从该光导板334输出的光。此外，该棱镜片400包括棱镜404、棱镜基底406和棱镜片基底薄膜408。
该棱镜片基底薄膜408支撑该棱镜404和该棱镜基底406。
该棱镜基底406将该棱镜片基底薄膜408与该棱镜404结合，并且增强该棱镜片400的耐热特性和弯曲特性。此外，由于该棱镜基底406，该棱镜404可以被容易地形成。
该棱镜404被线性地在该棱镜基底406的一个侧面上对准，如图4B所示，并且其顶点面对该光导板334。另外，至少一个棱镜的一个侧面垂直于该棱镜片基底薄膜408。
在按照本发明一个实施例的该棱镜片400中，在该棱镜404之间的距离，即，节距(p)大约是10μm至100μm，并且顶角(verticalangle)(α)，即，在垂直平面和倾斜平面之间的角度大约是30°至45°。此外，该棱镜404的每个由具有大约1.5至1.6的折射率(n)的UV固化树脂(curable resin)组成。
该棱镜基底406的高度(a)等于或者大于对应于棱镜的垂直平面的高度(h)的百分之十，也就是说，a≥0.1h。在这里，在从光导板334输出的光和该光导板334的法线之间的角度是一个小于大约90°的角度。换句话说，按照从该光导板334输出的光的角度，棱镜404的每个的顶角(α)被适当地设置在大约30°和45°之间。因此，从该光导板334输出的光是由该棱镜404聚集的。
例如，在从光导板334输出的光和光导板334的法线之间的角度大约是60°至80°的情况下，其被设置为该棱镜404的折射率(n)大约是1.5至1.6，并且该顶角(α)大约是35°至42°。优选地，该棱镜404的折射率大约是1.57，该顶角(α)大约是40°，并且在从该光导板334输出的光和该法线之间的角度大约是75°。
下面将参考附图详细描述该棱镜片400的操作。
按照本发明另一个实施例的该棱镜片400可以聚集除了该光导板334之外从其它的设备输出的光。
该保护片402被设置在该棱镜片400上，并且包括下保护片410、保护片基底薄膜412和上保护片414。
该下保护片410包括珠状物416，并且使用该珠状物散射由该棱镜片400聚集的光。
按照本发明一个实施例的至少一个珠状物416由聚甲基丙烯酸甲酯(poly methyl meta acrylate，PMMA)组成。
该保护片基底薄膜412支撑该下保护片410和该上保护片414。
该上保护片414使用该珠状物416散射经由该下保护片410和该保护片基底薄膜412传输的光。因此，该LCD板300的视角被增强。
该保护片402保护该棱镜片400避免灰尘等等。
图5是举例说明在图4B中的放大的B部分的剖面图。
在图5中，从该光导板334以预定的角度输出的光(L1)入射给相应的棱镜404的垂直平面。具体地，该光(L1)入射到该垂直平面，其中在光(L1)和该光导板334的法线之间的角度是β。在这里，该垂直面平行于该光导板334的法线，如图5所示。因此，入射到该垂直面的光(L1)的入射角(θ1)是90°-β。
该光(L1)被以角度(θ2)经由该垂直平面传输。在这种情况下，该光(L1)被该垂直面变成光(L2)。
光(L2)入射到该棱镜404的倾斜平面。在这种情况下，该光(L2)在该倾斜面上被全部地反射。
简而言之，从该光导板334输出的光(L1)被该棱镜404聚集。
在下文中将详细描述该棱镜片400的操作。
例如，一个该棱镜404的折射率(n)是1.57，并且其顶角(α)大约是40°。此外，在光(L1)和该光导板334的法线之间的角度(β)大约是75°。
在这种情况下，θ1是15°(90°-β)。
随后，θ2将通过使用等式1(斯涅尔定律，Snell’s law)来计算。
n(该棱镜的折射率)/1(空气的折射率)＝sinθ1/sinθ2通过使用等式1计算的θ2是9.489°。
90°-θ3＝180°-(90°+θ2+α)通过使用等式2计算的θ3是49.489°。
在下文中将计算临界角(θc)，在其上产生全反射。
1(空气的折射率)/1.57(该棱镜的折射率)＝sinθc通过使用等式3计算的θc是39.56°。
在这里，由于θ3高于θc，该光(L2)被在该倾斜面上全部地反射。换句话说，从该光导板334输出的光(L1)被该棱镜404聚集。
在下文中将把本发明的背光单元302与在相关技术中描述的其它的背光单元相比较。
在其它的背光单元中，从光导板输出的光可以被通过棱镜片传输到不同于LCD板方向的方向。因此，从该背光传输到该LCD板的光的效率被降低。
在本发明的背光单元302中，从该光导板334输出的光被在该棱镜404的倾斜面上全部地反射。因此，从该光导板334输出的光没有被传输到不同于该LCD板300的方向，因此，传输到该LCD板300的光的效率被增强。
在下文中将考虑到偏振效率把本发明的背光单元302和在相关技术中描述的其它的背光单元相比较。
通常，通过使用以下的等式4计算布鲁斯特(Brewster)角，其中该布鲁斯特角指的是在其上光不反射的入射角。
n＝tanθB，其中n是该棱镜404的折射率，θB是布鲁斯特角。
例如，该棱镜404的折射率是1.57，并且在从光导板输出的光和该光导板的法线之间的角度是60°。
在这种情况下，通过使用等式4计算的θB是57.5°。
总之，在本发明的背光单元302的棱镜片400中，入射到该棱镜404的垂直平面的光的入射角大约是30°。但是，在其它的背光单元的棱镜片中，在经由棱镜传输的光(例如，如图2C所示的L2)和对应于该光(L2)的入射平面的法线之间的角度，即，该光(L2)的入射角，小于大约30°。换句话说，在本发明的该背光单元302中的入射角大于在其它的背光单元中的入射角，因此，比在其它的背光单元中更接近于布鲁斯特角。因此，与其它的背光单元相比较，本发明的背光单元302具有极好的偏振特性。
通常，LCD使用从光源发出的光的P波或者S波显示图像。因此，从背光单元提供的光越具有越好的偏振特性，该LCD越具有越好的亮度特性。因此，由于本发明的背光单元302比起其它的背光单元具有极好的偏振特性，采用本发明的背光单元302的该LCD比起采用其它的背光单元的LCD具有极好的亮度特性。
图6是举例说明按照本发明第二实施例的图3的光学薄膜的剖面图。
在图6中，该光学薄膜336仅仅由棱镜片组成。
该棱镜片包括棱镜600、棱镜基底602、基底薄膜604和散射层606。
由于除了该散射层606之外，该棱镜片的构成与在该实施例1中的是相同的，与相同的构成有关的更进一步的详细说明将被省略。
该散射层606包括由PMMA构成的珠状物608，并且使用该珠状物608散射经由该棱镜600、棱镜基底602和基底薄膜604传输的光。换句话说，该散射层606执行与在实施例1中的该保护片402相同的功能。
图7是举例说明按照本发明第三实施例的图3的光学薄膜的剖面图。
在图7中，该光学薄膜336包括棱镜片700和保护薄膜702。
由于该棱镜片700与在实施例2中的该棱镜片是相同的，与该棱镜片700有关的更进一步的描述将被省略。
该保护片702散射由该棱镜片700使用珠状物720聚集和散射的光。
从用于本发明的该优选实施例中，注意到，可以由本技术领域技术人员根据以上的教导进行修改和变化。因此，应该明白，可以在由所附的权利要求的本发明的范围和精神内对本发明的特定的实施例进行变化。
权利要求
1.一种棱镜片，包括棱镜片基底薄膜；和多个线性地对准的棱镜，其形成在该棱镜片基底薄膜的一个侧面上，其中每个棱镜的一个侧面垂直于该棱镜片基底薄膜。
2.根据权利要求1的棱镜片，进一步包括棱镜基底，其设置在该棱镜片基底薄膜和该棱镜之间，以结合该棱镜片基底薄膜与该棱镜。
3.根据权利要求2的棱镜片，其中该棱镜基底的高度(α)大于该棱镜的垂直平面的高度(h)的百分之十。
4.根据权利要求1的棱镜片，其中该棱镜的节距大约是在10μm和100μm之间。
5.根据权利要求1的棱镜片，其中该棱镜的每个由具有大约1.5至1.6的折射率的UV固化树脂构成。
6.根据权利要求5的棱镜片，其中在该棱镜中，在该垂直平面和倾斜平面之间的角度大约是30°至45°。
7.一种棱镜片，包括棱镜片基底薄膜；多个线性地对准的棱镜，其形成在该棱镜片基底薄膜的一个侧面上；和散射层，其设置在该棱镜片基底薄膜上，并且具有多个用于散射由该棱镜聚集的光的珠状物，其中每个棱镜的一个侧面垂直于该棱镜片基底薄膜。
8.根据权利要求7的棱镜片，其中该珠状物的每个由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)制成。
9.一种在液晶显示器中采用的背光单元，包括光导板；和棱镜片，其具有棱镜片基底薄膜，和多个线性地对准的棱镜，这些棱镜形成在该棱镜片基底薄膜的一个侧面上并且面向该光导板，其中每个棱镜的一个侧面垂直于该棱镜片基底薄膜，并且在每个棱镜中，在垂直平面和倾斜平面之间的角度大约是30°至45°，并且该棱镜物质的折射率大约是1.5至1.6。
10.根据权利要求9的背光单元，进一步包括设置在该棱镜片上的保护片，用于散射由该棱镜片聚集的光。
全文摘要
本发明涉及一种具有与光导板的法线垂直的侧面的棱镜片。该棱镜片包括棱镜片基底薄膜和多个线性地对准的棱镜。该棱镜被形成在该棱镜片基底薄膜的一个侧面上。在这里，每个棱镜的一个侧面垂直于该棱镜片基底薄膜。该棱镜片使用其内在的全反射聚集从光导板输出的光，从而增强光的效率。
文档编号G02F1/13GK1869739SQ20051013391
公开日2006年11月29日 申请日期2005年12月20日 优先权日2005年5月24日
发明者李承浩, 李相坤, 金康润, 金昌钟, 赵炫奭, 李延勋 申请人:Lg电子株式会社