专利名称：非对称菱镜结构、导光板、背光模组及其使用的制作方法
技术领域：
本发明涉及液晶显示技术，尤其涉及一种非对称菱镜结构、导光板、背光模组及其使用。
背景技术：
随著LED电视快速发展，其即将进入另一个阶段一3D液晶电视。3 D液晶电视中，有一种快门式(shutter glass)3D显示技术是目前最普遍使用的技术，其利用背光分区闪烁，分开显示左右眼的信号，再搭配同步闪烁的眼镜，即可使左右眼看到不同的影像。快门式3D显示技术利用影像处理技术，使人眼感受如同立体影像一般的视觉效果，主要包括使左、右眼图像帧(frame)信号交替输出至液晶面板，驱动液晶面板上分别形成左、右眼图像，配合扫描式背光模组(scanning BLU)的照射加上快门眼镜(shutter glass)的时序控制，使左、右眼信号分别刺激左、右眼，从而使人感受3D图像。然而，液晶3D显示器有一个缺点由于液晶面板本身不发光，必须利用背光当作光源，因成本因素，背光分区不能做的太细致。如图I所示，其为现有侧入式LED背光分区点亮及漏光示意图。侧入式LED背光，是把LED晶粒配置在液晶面板的四周边缘，再搭配导光板，让LED背光分区点亮时，把从液晶面板边缘发射的光通过导光板输送到液晶面板中央的区域去，这样整体就有足够的背光量，可让液晶面板显示画面。侧入式LED背光的好处有两个其一是可使用较少颗的LED晶粒，节省成本；其二就是能够打造比较轻薄的机身，让LED电视液晶面板的后方不需要配置LED模块，而是放置在侧边，可减少液晶面板整体的厚度，机身能很薄。图I中的背光分区11为右侧短边入光，漏光左右非对称的原因在于光路径愈远漏光愈严重。当背光分区11点亮时，光线会漏到其两侧的区域12和13，进而会造成左右眼信号互相干扰，即左眼看到右眼的信号(或右眼看到左眼的信号)，使影像模糊(因为两个信号有空间错位的分布)。影像模糊的评定标准为串扰(Cross-talk)，其值愈大表示左右眼影像干扰愈严重。因此如何降低串扰，同时保持产品价格竞争力，是目前重要课题。现有快门式3D显示技术在左眼信号和右眼信号之间存在串扰现象，是由其技术特性所决定的。现有快门式液晶3D显示器的背光模组是按水平区块上下作区隔成为偶数个背光分区，按扫描方式由上往下依序控制背光模组的各背光分区开启及工作时间。图像信号(左眼信号或右眼信号)依序由上而下给与液晶面板各列所需驱动电压，像素在收到驱动电压充电后，液晶面板才开始反应，由于像素设计及液晶的粘滞特性，需要一段液晶反应时间才能完全达到所需稳定态。由于液晶反应缓慢，图像信号在液晶面板上采用分区扫描的方式显示，当扫描液晶面板上任一区图像信号时，对应的背光分区点亮，其余背光分区关闭；由于背光分区存在漏光，因此当对应左眼信号的背光分区的漏光照射到对应右眼信号的背光分区时(或对应右眼信号的背光分区的漏光照射到对应左眼信号的背光分区时)，眼中就会同时产生左眼图像与右眼图像，产生了串扰，我们可以将引起串扰的右眼信号或左眼信号称为错误信号(也可称为干扰信号)。
如图2A及图2B所示，其为现有46寸单短边侧入式LED电视的背光分区点亮情形示意图。以现有46寸单短边侧入式LED电视为例，其背光模组20通常分成偶数个如四个背光分区进行点亮。边缘背光分区21点亮后，向中间漏光；中间背光分区22点亮后，会向其两侧漏光。如图3所示,其为量测液晶显示屏上九点的串扰值的位置示意图。图3中，显示屏
30相邻两侧边的尺寸分别记为H和V，显示屏30上的点I、点2.......点9按图3中标示的
相对位置分布，点I、点2.......点9在显示屏上的位置即为液晶面板上的位置。通过对现
有的46寸单短边入光、4背光分区扫描的LED电视进行测量，点I、点2.......点9等九个
点串扰值测量结果如下面表一所示，串扰呈现上下非对称的特点，上方严重，下方轻微；串扰还呈现左右非对称的特点，这是因为单短边入光的影响，光路径愈远，漏光愈严重。
表一、九点串扰量测值(46寸单短边入光,4背光分区扫描)
单短边入光左1/9~~中1/2~ 右8/9~
上 1/914.99% 8.84% 7.03%
~中 1/25.60% 4.51% 3.69%
下 8/98.47% 6.20% 4.81%由于背光分区设计，液晶面板信号、眼镜信号、背光模组三者时序搭配，常会造成串扰非对称的现象。由表一的数据可以看出，对于现有的46寸单短边侧入式LED电视来说，左眼信号或右眼信号在液晶面板中部的图像质量相对来说最好，在液晶面板上图像质量上下非对称。表一中串扰上下非对称可以用背光分区和液晶面板信号的时序关系做解释。如图4所示，其为现有46寸单短边侧入式LED电视的背光分区和液晶面板信号(液晶面板上的左眼图像信号或右眼图像信号)的时序关系(左眼信号)示意图。背光模组由上至下顺序分成第一背光分区41、第二背光分区42、第三背光分区43及第四背光分区44，分别用于对应照亮液晶面板40的第一显示分区、第二显示分区、第三显示分区及第四显示分区。图4以左眼信号为例显示了液晶面板40及背光模组显示液晶面板信号时的连续四个操作步骤步骤a、第一至第三显示分区加载当前帧左眼信号，第四显示分区加载前一帧右眼信号，第一背光分区41点亮以照亮第一显示分区，由于第一背光分区41的漏光可能照亮第四显示分区，此时第四显示分区加载的前一帧右眼信号为与第一显示分区加载的当前帧左眼信号串扰的错误信号，由于第一显示分区与第四显示分区之间相隔两个显示分区，距离较远，此时串扰轻微；步骤b、第四显示分区加载当前帧左眼信号，此时整个液晶面板40上加载了完整的左眼信号，第二背光分区42点亮以照亮第二显示分区，此时第二背光分区42的漏光不会引起左右眼信号之间的串扰，影像品质最好；步骤C、第一显示分区加载后一帧右眼信号，第二至第四显示分区加载当前帧左眼信号，第三背光分区43点亮以照亮第三显示分区，此时第一显示分区加载的后一帧右眼信号为与第三显示分区加载的当前帧左眼信号串扰的错误信号，由于第一显示分区与第三显示分区之间相隔一个显示分区，距离较近，此时串扰严重；步骤d、第一和第二显示分区加载后一帧右眼信号，第三和第四显示分区加载当前帧左眼信号，第四背光分区44点亮以照亮第四显示分区，此时第一和第二显示分区加载的后一帧右眼信号为与第四显示分区加载的当前帧左眼信号串扰的错误信号，由于第一和第二显示分区与第四显示分区之间间隔一个显示分区，距离较近，此时串扰严重。整个3D显示过程中，液晶面板40上会重复加载右眼信号(前一帧)、左眼信号(当前帧)、右眼信号(后一帧)、左眼信号、右眼信号……的过程。由于现有的侧入式背光分区为偶数分区，当错误信号出现时，对上对下的影响不同，在这个例子中，背光分区点亮时间较接近上方的错误信号，液晶面板40上方串扰较为严重,液晶面板40上下串扰不对称。若直接将液晶面板信号调整，使背光分区点亮在液晶面板信号的中心，虽然可以使液晶面板40上下串扰接近对称，但因为背光分区为偶数，会牺牲中心位置的影像品质，串扰变大。
现有液晶3D显示器通常都用到菱镜式导光板。如图5A及图5B所示，其为现有菱镜式导光板上光线传播距离示意图，图5A为立体示意图，图5B为侧视图。传统菱镜式导光板50的设计，利用对称菱镜结构，使平行菱镜方向51的光线52可以传递更远，全内反射(T. I. R)容易；垂直于菱镜方向51的光线53，传递受限，全内反射困难，因此达到光型收敛的结果。如图6所示，其为平板和现有菱镜式导光板光型收敛状况的差异示意图，左面为平板61的光型不意图，右面为菱镜式导光板62的光型不意图，表现出光收敛情况在平板61和菱镜式导光板62上的差别。
发明内容
因此，本发明的目的在于提出一种使光收敛状况不同于现有菱镜式导光板的新型的非对称菱镜结构，以及导光板、背光模组及其使用。为实现上述目的，本发明提供一种非对称菱镜结构，包括按菱镜方向平行排列多个非对称菱镜，该非对称菱镜由第一菱镜侧面、第二菱镜侧面和菱镜底面连接组成，该非对称菱镜配置为对于垂直于菱镜方向的光线来说，所述第一菱镜侧面限制所述光线朝该第一菱镜侧面所在一侧传播，所述第二菱镜侧面允许所述光线朝该第二菱镜侧面所在一侧传播。其中，对于利用垂直于菱镜方向的平面截取该非对称菱镜获得的截面三角形来说，两棱镜侧面对应于该截面三角形的两侧边，菱镜底面对应于该截面三角形的底边，该截面三角形的形状满足两侧边在底边上的投影落在底边上，两侧边在底边上的投影长度分别为 Pl 和 p2，pl > 3Xp2。其中，所述pi或p2为O。本发明还提供一种导光板，该导光板的表面包括如上所述的非对称菱镜结构。本发明还提供一种背光模组，包括上述的导光板。本发明还提供一种导光板，该导光板的表面包括对称棱镜结构和如上所述的非对称棱镜结构。本发明还提供一种背光模组，包括上述的导光板。本发明还提供如上所述的非对称菱镜结构的使用，当背光扫描与液晶面板信号时序安排存在上下不对称的情况时，在导光板上使用所述非对称菱镜结构减轻错误讯号靠近一侧的串扰。 本发明的非对称菱镜结构、导光板或背光模组使光收敛状况不同于现有菱镜式导光板，本发明的非对称菱镜结构、导光板或背光模组在背光扫描与液晶面板信号时序安排需要有上下不对称的情况时，利用非对称的菱镜结构，可以减轻错误信号靠近一侧的串扰，提升影响品质。
下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式
详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。附图中，·图I为现有侧入式LED背光分区点亮及漏光示意图；图2A及图2B为现有46寸单短边侧入式LED电视的背光分区点亮情形示意图；图3为量测显示屏上九点的串扰值的位置示意图；图4为现有46寸单短边侧入式LED电视的背光分区和液晶面板信号的时序关系(左眼信号)示意图；图5A及图5B为在现有菱镜式导光板上光线传播距离示意图；图6为平板和现有菱镜式导光板光型收敛状况的差异示意图；图7A为本发明非对称菱镜结构一较佳实施例的结构示意图；图7B为本发明非对称菱镜结构又一较佳实施例的结构示意图；图8A为本发明非对称菱镜结构的导光板的光线路径平面示意图；图SB为本发明非对称菱镜结构的导光板的光线路径立体示意图。
具体实施例方式参见图7A，其为本发明非对称菱镜结构一较佳实施例的结构示意图。本发明的非对称菱镜结构，包括按菱镜方向平行排列多个非对称菱镜，该非对称菱镜由第一菱镜侧面、第二菱镜侧面和菱镜底面连接组成，该非对称菱镜配置为对于垂直于菱镜方向的光线来说，所述第一菱镜侧面限制光线朝该第一菱镜侧面所在一侧传播，第二菱镜侧面允许光线朝该第二菱镜侧面所在一侧传播。对于利用垂直于菱镜方向的平面截取该非对称菱镜获得的截面三角形来说，两棱镜侧面对应于该截面三角形的两侧边71和72，菱镜底面对应于该截面三角形的底边73，该截面三角形的形状满足两侧边71和72在底边上的投影落在底边73上，两侧边71和72在底边73上的投影长度分别为pi和p2，pi > 3Xp2或p2 >3Xpl0参见图7B，其为本发明非对称菱镜结构又一较佳实施例的结构示意图。此时，两侧边74和75分别为直角三角形的斜边和一直角边，也就是侧边74的投影即为底边76。图7A中pi或p2为0的时候即是图7B所示状态。本发明还提供了一种导光板，该导光板的表面包括如上所述的非对称菱镜结构。本发明还提供了相应的背光模组，包括前述的导光板。参见图8A及图SB，图8A为本发明非对称菱镜结构的导光板的光线路径平面示意图，图8B为本发明非对称菱镜结构的导光板的光线路径立体示意图。如图8A所示，在本发明的导光板上由于具有非对称菱镜结构，对于垂直于菱镜方向的光线来说，第一菱镜侧面限制光线朝该第一菱镜侧面所在一侧传播，这一侧的光线主要为全内反射形式，第二菱镜侧面允许光线朝该第二菱镜侧面所在一侧传播，这一侧的光线主要为漏光形式。如图8B所示，由于导光板81上具有非对称菱镜结构82,平行菱镜方向的光线83可以传递更远,全内反射(T. I. R)容易；在一侧,垂直于菱镜方向的光线84，传递受限，达到光型收敛的结果；在另一侧，垂直于菱镜方向的光线85传播距离远。与现有对称菱镜式导光板不同，本发明的导光板81 —侧光型收敛,另一侧光型发散。本发明还提供了一种导光板，该导光板的表面包括现有菱镜式导光板上的对称棱镜结构和本发明的非对称棱镜结构。本发明还提供了相应的背光模组，包括前述的导光板。本发明还提供如上所述的非对称菱镜结构的使用，对于类似图4中所示的情况，当背光扫描与液晶面板信号时序安排存在上下不对称的情况时，在导光板上可以使用本发明的非对称菱镜结构来减轻错误讯号靠近一侧的串扰。综上所述，本发明的非对称菱镜结构、导光板或背光模组使光收敛状况不同于现 有菱镜式导光板，本发明的非对称菱镜结构、导光板或背光模组在背光扫描与液晶面板信号时序安排需要有上下不对称的情况时，利用非对称的菱镜结构，可以减轻错误信号靠近一侧的串扰，提升影响品质。以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明后附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种非对称菱镜结构，其特征在于，包括按菱镜方向平行排列多个非对称菱镜，该非对称菱镜由第一菱镜侧面、第二菱镜侧面和菱镜底面连接组成，该非对称菱镜配置为对于垂直于菱镜方向的光线来说，所述第一菱镜侧面限制所述光线朝该第一菱镜侧面所在一侧传播，所述第二菱镜侧面允许所述光线朝该第二菱镜侧面所在一侧传播。
2.如权利要求I所述的非对称菱镜结构，其特征在于，对于利用垂直于菱镜方向的平面截取该非对称菱镜获得的截面三角形来说，两棱镜侧面对应于该截面三角形的两侧边，菱镜底面对应于该截面三角形的底边，该截面三角形的形状满足两侧边在底边上的投影落在底边上，两侧边在底边上的投影长度分别为pi和p2，pi > 3Xp2。
3.如权利要求I所述的非对称菱镜结构，其特征在于，所述Pl或P2为O。
4.一种导光板,其特征在于,该导光板的表面包括如权利要求I所述的非对称菱镜结构。
5.—种导光板,其特征在于,该导光板的表面包括对称棱镜结构和如权利要求I所述的非对称棱镜结构。
6.一种背光模组，其特征在于，包括如权利要求4所述的导光板。
7.一种背光模组，其特征在于，包括如权利要求5所述的导光板。
8.如权利要求I所述的非对称菱镜结构的使用，其特征在于，当背光扫描与液晶面板信号时序安排存在上下不对称的情况时，在导光板上使用所述非对称菱镜结构减轻错误讯号靠近一侧的串扰。
全文摘要
本发明涉及一种非对称菱镜结构、导光板、背光模组及其使用。该非对称菱镜结构包括按菱镜方向平行排列多个非对称菱镜，该非对称菱镜由第一菱镜侧面、第二菱镜侧面和菱镜底面连接组成，该非对称菱镜配置为对于垂直于菱镜方向的光线来说，所述第一菱镜侧面限制所述光线朝该第一菱镜侧面所在一侧传播，所述第二菱镜侧面允许所述光线朝该第二菱镜侧面所在一侧传播。本发明还提供了关于该非对称菱镜结构的导光板、背光模组及使用。本发明的非对称菱镜结构、导光板或背光模组在背光扫描与液晶面板信号时序安排需要有上下不对称的情况时，利用非对称的菱镜结构，可以减轻错误信号靠近一侧的串扰，提升影响品质。
文档编号G02F1/13357GK102707348SQ20121021868
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月28日 优先权日2012年6月28日
发明者张光耀 申请人:深圳市华星光电技术有限公司