背光器件和液晶显示模块的制作方法

专利名称：背光器件和液晶显示模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种背光器件和液晶显示模块。
背景技术：
液晶显示器件(LCD，liquid crystal display)与其它显示方式相比具有低功耗，轻薄便携等优点，并且逐渐取代了原来被广泛采用的阴极射线管(CRT，CryStal Ray Tube) 技术成为了平板显示的主流技术。经过数十年的发展，其固有的一些缺点也在不断的完善， 比如，视角越来越广，响应时间越来越快等。但是，仍然存在一些需要进一步完善的问题，比 如，波长补偿。以利用包含至少由一个常规线性偏光片10、一个1/2波片12和一个1/4波 片14组成的宽带圆偏光片组件(如图1所示)对包含三基色的显示器件20(利用背光器 件22提供背光)补偿波长为例(T. H. Yoon, et al,0pt. Lett. 25，1547(2000)),当选择绿光 550 λ作为目标补偿波长时，发现蓝光和红光通常不能达到完全补偿。具体地，如图2所示， 以RGB (red green blue，红绿蓝)三基色显示为例，当绿光的补偿线达到极化球的极点30 时，蓝光和红光的补偿线并没有完全达到极点30。说明应用这种方法补偿波长时基色出现 偏差，换言之，不能同步补偿RGB三基色波长。而在实践中，如果基色出现偏差，会导致可合 成颜色的区域减小；且从视觉角度来看，不仅色彩会有偏差，丰富程度也会减少。如何对具 有不同波长的光进行补偿以防止基色偏差，成为本领域技术人员亟待解决的问题。此外，液晶显示技术中存在的另一个有待完善的问题为，光利用率低。一般来讲， 液晶显示模组(LCM，liquid crystal module)的光利用率只有6 7%。光利用率低，在相 同亮度的情况下，相应的功耗就高。其中，偏光片(polarizer)对光的吸收被认为是光利用 率低的主要原因。单片偏光片对自然光透光率低于50%。2005年5月4日公布的公开号 为US20060092618A1的美国专利申请中提出了一种方法来提高光的利用率。具体为，利用 能发出偏振光的发光二极管(LED)作为背光光源，通过导光板与LED出射面的合理设计使 背光光源发出的光的偏振方向与LCD入射偏光片的偏光轴一致，从而提高光的利用率。但 是，这种方法会提高LED的制作成本，从而增加整个LCM的成本。如何降低液晶显示模块的 制作成本，成为本领域技术人员亟待解决的又一问题。液晶显示技术中存在的再一个有待完善的问题为，对比度需要进一步提高。与CRT 以及更新一代显示技术有机发光二极管(OLED)等主动发光型器件相比，IXD的对比度要低 得多。前者可以达到100000 1000000 1，而后者只能做到500 1500 1。业界普遍 认为，LCD的对比度相对低主要是暗态漏光所致。换言之，抑制暗态漏光是提高LCD的对比 度的有效途径。考虑到，彩色IXD显示是通过RGB亚像素来实现的，对于时序液晶显示来说， 彩色是由RGB亚时序来实现的。我们可以通过对LCD参数的设计来抑制单一颜色的漏光。 已有研究表明，利用宽带圆偏光片可以同时抑制RGB三色的暗态漏光(Τ.Η,Υοοη，et al, Opt. Lett. 25，1547 (2000))。但是，该宽带圆偏光片组件至少由一个常规线性偏光片，一个 1/2波片和一个1/4波片组成，其中，自然光经由所述常规线性偏光片和1/2波片后可提供 具有确定方向的线偏振光，所述1/4波片的透振方向与其光轴方向夹角为45度时，所述线偏振光透过所述1/4波片后可形成圆偏振光。这样的结构虽然可以显著地抑制漏光，但是 需要增加至少一个1/2波片和一个1/4波片从而大大地增加了成本，且如上所述，不能同时 完全补偿RGB三基色波长。如何在降低液晶显示模块的制作成本的前提下，既减少暗态漏 光，以提高对比度，又能对具有不同波长的光进行补偿以防止基色偏差，成为本领域技术人 员亟待解决的主要问题。

发明内容
本发明提供了一种背光器件，可防止基色偏差。本发明提供了一种液晶显示模块，可同步补偿各基色波长。本发明还提供了一种液晶显示模块，既可同步补偿各基色波长，又可在降低液晶 显示模块的制作成本的前提下，提高对比度。本发明提供的一种背光器件，包括发光单元，提供至少两种基色，所述发光单元包含至少两个发光元件组，各所述发 光元件组提供单一基色；散光板，形成于所述发光单元上，以将所述发光单元提供的不同基色混色；在所述发光单元和所述散光板之间，还包括偏光单元，所述偏光单元附着于所述发光元件组上，所述偏光单元包括形 成于各所述发光元件组上的波片，其中，至少两个所述发光元件组上的波片的厚度 J λδ
d = —r--，式中n。和~分别为ο光和e光在所述波片内的折射率；λ为所述发光元
件组提供的基色的波长；S为经过所述波片后ο光和e光的位相差。可选地，所述发光元件组的数目为2或3 ；可选地，所述发光元件组包括至少两个 发光元件，包含在不同所述发光元件组内的各所述发光元件之间间隔排列；可选地，所述发 光元件为发光二极管、有机发光二极管、冷阴极管或外部电极荧光灯中的一种。可选地，所述偏光单元包括第一线偏光片，所述第一线偏光片附着于所述发光元件组上；第一 1/2波片，所述第一 1/2波片附着于所述第一线偏光片上，所述第一 1/2波片 内形成于不同的所述发光元件组上的部分区域之间厚度不同，在各所述部分区域内，所述
第一 1/2波片厚度d = 4 ；2k +义，式中m。和~分别为ο光和e光在所述第一 1/2波片内
2 (n0~ne)
的折射率；k为大于或等于零的整数；λ为所述部分区域覆盖的发光元件组提供的基色的 波长。可选地，所述偏光单元包括第一线偏光片，所述第一线偏光片附着于所述发光元件组上；第一 1/4波片，所述第一 1/4波片附着于所述第一线偏光片上，所述第一 1/4波片 内形成于不同的所述发光元件组上的部分区域之间厚度不同，在各所述部分区域内，所述
第一 1/4波片厚度<formula>formula see original document page 6</formula>，式中m。和~分别为ο光和e光在所述第一 1/4波片内
的折射率；k为大于或等于零的整数；λ为所述部分区域覆盖的发光元件组提供的基色的波长。可选地，所述第一线偏光片的透振方向与所述第一 1/4波片的光轴的夹角为45 度；可选地，在所述第一线偏光片和所述第一 1/4波片之间夹有第一 1/2波片；可选地，所 述第一线偏光片与所述第一 1/2波片构成的起偏器的透振方向与所述第一 1/4波片的光轴 的夹角为45度。本发明提供的一种液晶显示模块，所述液晶显示模块包括上述背光器件。本发明提供的一种液晶显示模块，其内包含的背光器件包括第一线偏光片和第一 1/2波片，还包括，液晶盒，所述液晶盒附着于所述背光器件上；第二 1/4波片，所述第二 1/4波片附着于所述液晶盒上，所述第二 1/4波片内形成 于不同的所述发光元件组上的部分区域之间厚度不同，在各所述部分区域内，所述第二 1/4
波片厚度^ =A^liI，式中和分别为0光和e光在所述第二 1/4波片内的折射率； 4 in0-ne)
k为大于或等于零的整数；λ为所述部分区域覆盖的发光元件组提供的基色的波长；以及，第二线偏光片，所述第二线偏光片附着于所述第二 1/4波片上，且所述第二线偏 光片的透振方向与所述第一线偏光片和所述第一 1/2波片构成的起偏器的透振方向的夹 角为π-2 α或π/2-2 α，α为波片的透振方向与光轴方向间的夹角。本发明提供的一种液晶显示模块，其内包含的背光器件包括第一线偏光片和第一 1/4波片，还包括，液晶盒，所述液晶盒附着于所述背光器件上；以及，第二线偏光片，所述第二线偏光片附着于所述液晶盒上，且所述第二线偏光片的 透振方向与所述第一线偏光片的透振方向平行或垂直。本发明提供的一种液晶显示模块，其内包含的背光器件包括第一线偏光片和第一 1/4波片，所述第一线偏光片的透振方向与所述第一 1/4波片的光轴的夹角为45度，还包 括，液晶盒，所述液晶盒附着于所述背光器件上；以及，第二线偏光片，所述第二线偏光片附着于所述液晶盒上，且所述第二线偏光片的 透振方向与所述第一线偏光片的透振方向平行或垂直。所述液晶盒包括，液晶取向层，形成于所述彩膜及与所述第一基板相对的第二基板上；所述液晶取 向层的摩擦方向与所述第一线偏光片及/或第二线偏光片的透振方向的夹角为45度。本发明提供的一种液晶显示模块，其内包含的背光器件包括第一线偏光片和第一 1/2波片和第一 1/4波片，还包括，液晶盒，所述液晶盒附着于所述背光器件上；以及，第二线偏光片，所述第二线偏光片附着于所述液晶盒上，且所述第二线偏光片的 透振方向与所述第一线偏光片的透振方向的夹角为2 α或π/2-2α，α为所述1/2波片的 透振方向与光轴方向间的夹角。本发明提供的一种液晶显示模块，其内包含的背光器件包括第一线偏光片和第一 1/2波片和第一 1/4波片，还包括，
液晶盒，所述液晶盒附着于所述背光器件上；第二 1/2波片，所述第二 1/2波片附着于所述液晶盒上，所述第二 1/2波片内形成 于不同的所述发光元件组上的部分区域之间厚度不同，在各所述部分区域内，所述第二 1/2
波片厚度d = Ai^nI，式中n。和~分别为0光和e光在所述第二 1/2波片内的折射率； 2 (n0 -ne)
k为大于或等于零的整数；λ为所述部分区域覆盖的发光元件组提供的基色的波长 ；以及，第二线偏光片，所述第二线偏光片附着于所述第二 1/2波片上，且所述第二线偏 光片的透振方向与所述第一线偏光片的透振方向的夹角为或π/2+4α，α为波片 的透振方向与光轴方向间的夹角。本发明提供的一种液晶显示模块，其内包含的背光器件包括第一线偏光片和第一 1/2波片和第一 1/4波片，所述第一线偏光片与所述第一 1/2波片构成的起偏器的透振方向 与所述第一 1/4波片的光轴的夹角为45度，还包括，液晶盒，所述液晶盒附着于所述背光器件上；以及，第二线偏光片，所述第二线偏光片附着于所述液晶盒上，且所述第二线偏光片的 透振方向与所述第一线偏光片的透振方向的夹角为2 α或π/2-2 α，α为波片的透振方向 与光轴方向间的夹角。所述液晶盒包括，液晶取向层，形成于所述彩膜及与所述第一基板相对的第二基板上；所述液晶取 向层的摩擦方向与所述第一线偏光片和所述第一 1/2波片构成的起偏器的透振方向或第 二线偏光片的透振方向的夹角为45度。本发明提供的一种液晶显示模块，其内包含的背光器件包括第一线偏光片和第一 1/2波片和第一 1/4波片，所述第一线偏光片与所述第一 1/2波片构成的起偏器的透振方向 与所述第一 1/4波片的光轴的夹角为45度，还包括，液晶盒，所述液晶盒附着于所述背光器件上；第二 1/2波片，所述第二 1/2波片附着于所述液晶盒上，所述第二 1/2波片内形成 于不同的所述发光元件组上的部分区域之间厚度不同，在各所述部分区域内，所述第二 1/2
波片厚度d = #严I，式中n。和~分别为ο光和e光在所述第二 1/2波片内的折射率； 2 in0-ne)
k为大于或等于零的整数；λ为所述部分区域覆盖的发光元件组提供的基色的波长；以及，第二线偏光片，所述第二线偏光片附着于所述第二 1/2波片上，且所述第二线偏 光片的透振方向与所述第一线偏光片的透振方向的夹角为或π/2+4α，α为波片 的透振方向与光轴方向间的夹角；所述液晶盒包括，液晶取向层，形成于所述彩膜及与所述第一基板相对的第二基板上；所述液晶取 向层的摩擦方向与所述第一线偏光片和所述第一 1/2波片构成的起偏器的透振方向或所 述第二 1/2波片和所述第二线偏光片构成的检偏器的透振方向的夹角为45度。可选地，所述液晶盒为光学自补偿型液晶盒；可选地，所述液晶盒为共面转换型或 电控双折射型中的一种。可选地，所述液晶盒包括彩膜，所述彩膜形成于所述液晶盒的第一基板上，所述彩膜具有至少两种基色图形，每种所述基色图形覆盖的液晶的厚度<formula>formula see original document page 9</formula>，式中η。
和分别为ο光和e光在所述液晶盒内的折射率；λ为各所述基色图形对应的基色波长； δ为经过所述液晶盒后ο光和e光的位相差。与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点上述技术方案提供的一种背光器件，通过使偏光单元内形成于不同所述发光元件
组上的波片厚度不同，并且，至少两个所述发光元件组上的波片的厚度<formula>formula see original document page 9</formula>，使
得，对于不同的所述发光元件组所提供的基色(如红绿双基色或红绿蓝三基色)，可利用其 内厚度不同的所述偏光单元对各基色进行分波长补偿，即，对于可提供红光的发光元件组， 形成于其上的偏光单元内的波片厚度为红光波长的函数；对于可提供绿光的发光元件组， 形成于其上的偏光单元内的波片厚度为绿光波长的函数；换言之，根据不同的基色波长调 整可补偿所述基色波长的偏光单元的厚度，可使防止基色偏差成为可能。上述技术方案提供的一种液晶显示模块，在所述液晶显示模块内包含可防止基色 偏差的背光器件后，由所述背光器件提供的被混色的各基色(如红绿蓝)需经由各基色图 形而经过所述液晶盒时，被混色的各基色在通过液晶层时仍可能形成基色偏差，通过在所
述液晶盒中，使每种所述基色图形所覆盖的液晶的厚度<formula>formula see original document page 9</formula>，或者，调整各基色
的驱动波形，可根据不同的基色波长调整可补偿所述基色波长的各基色图形的厚度，可使 同步补偿各基色波长成为可能。上述技术方案提供的一种液晶显示模块，通过在所述液晶显示模块内包含的背 光器件中，使其包括的1/4波片内形成于不同的所述发光元件组上的部分区域之间厚度
不同，且在各所述部分区域内，所述厚度<formula>formula see original document page 9</formula>所述第一线偏光片的透振方向与
所述1/4波片的光轴的夹角为45度，可利用所述背光器件提供可防止基色偏差的圆偏振 光；继而，通过在所述液晶盒中包括彩膜，且使其内每种所述基色图形所覆盖的液晶的厚度 , <formula>formula see original document page 9</formula> ；或者，调整各基色的驱动波形；以及，使所述液晶盒中包含的所述液晶取向
层的摩擦方向与所述第一线偏光片及/或第二线偏光片的透振方向的夹角为45度，可使所 述液晶盒对光的调制作用与1/4波片等同；进而，使得由所述背光器件提供的可防止基色 偏差的圆偏振光在经过所述液晶盒后变为可防止基色偏差的线偏振光，换言之，应用所述 液晶显示模块，既可根据不同的基色波长调整可补偿所述基色波长的偏光单元和各基色图 形的厚度，以同步补偿各基色波长，又可利用此时液晶盒对光的调制作用与1/4波片等同 的特点，减少传统工艺中必须引入的1/4波片，以降低液晶显示模块的制作成本；此外，还 可利用所述背光器件提供的可防止基色偏差的圆偏振光，以提高对比度。


图1为现有技术中应用宽带圆偏光片组件补偿波长的显示器件的剖视图；图2为现有技术中应用宽带圆偏光片组件补偿红绿蓝三基色波长时的补偿线与极化球的极点的关系示意图；图3为本发明背光器件实施例中背光器件的结构示意图；图4-图5为本发明背光器件实施例中涉及的发光单元的结构示意图；图6-图8分别为本发明液晶显示模块第一实施例_第三实施例中液晶显示模块 的结构示意图。
具体实施例方式尽管下面将参照附图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施 例，应当理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有利效果。 因此，下列的描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛教导，而并不作为对本发明的 限制。为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能 和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开 发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的 限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费 时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下列说明和权利要 求书本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非 精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。本发明的总体构思包括1)对于背光器件而言，利用其内不同厚度区间波片厚度不同的偏光单元对不同基 色进行分波长补偿，换言之，根据不同的基色波长调整可补偿所述基色波长的偏光单元的 厚度，使防止基色偏差成为可能；2)对于液晶显示模块而言，通过在所述液晶盒中，使每种基色图形所覆盖的液晶 的厚度为所述基色的波长的函数，可根据不同的基色波长调整可补偿所述基色波长的各基 色图形(实质为晶体介质层)的厚度，以防止被混色的各基色在通过各所述基色图形时可 能形成的基色偏差，使同步补偿各基色波长成为可能；3)特别地，利用所述液晶盒中包含的液晶取向层的摩擦方向与所述第一线偏光片 及/或第二线偏光片的透振方向的夹角为45度时，所述液晶盒对光的调制作用与1/4波片 等同的特点，使得在所述第一线偏光片的透振方向与所述摩擦方向的夹角为45度时，可利 用所述背光器件提供的可防止基色偏差的圆偏振光，以提高对比度。由此，本发明首先提供了一种背光器件，如图3所示，作为背光器件的第一实施 例，所述背光器件包括发光单元100 (形成于框架40内)，所述发光单元100提供至少两种基色，所述发 光单元100包含至少两个发光元件组(如102、104和106)，各所述发光元件组提供单一基 色；散光板120，形成于所述发光单元100上，以将所述发光单元100提供的不同基色 混色；其中，在所述发光单元100和所述散光板120之间，还包括
偏光单元140，所述偏光单元140附着于所述发光元件组上，所述偏光单元140包 括形成于各所述发光元件组上的波片142，其中，至少两个所述发光元件组上的波片142的
J λδ
厚度=2π(η -η)，式中η。和~分别为0光和e光在所述波片内的折射率；、为所述发
光元件组提供的基色的波长；S为经过所述波片后ο光和e光的位相差。具体地，所述发光元件组为提供单一基色的发光元件的总和，所述发光元件组包 括至少两个发光元件；所述发光元件可为发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)、冷阴 极管(CCFL)或外部电极荧光灯(EEFL)中的一种。实践中，所述发光单元可提供双基色(红绿)或三基色(红绿蓝)。以所述发光元 件为LED为例，所述发光单元提供双基色时，所述发光单元包含两个发光元件组，各所述发 光元件组提供单一基色，具体地，两个所述发光元件组分别提供红光和绿光；所述发光单元 提供三基色时，所述发光单元包含三个发光元件组，三个所述发光元件组分别提供红光、绿 光和蓝光。本文件内，均以所述发光单元提供三基色为例，描述各实施例；显然，经由各所述 实施例的教导，本领域技术人员可将本发明提供的方案应用于包含提供双基色的发光单元 的背光器件及液晶显示模块中，不再赘述。包含在不同所述发光元件组内的各所述发光元件(如分别提供红绿蓝基色的 LED112、122和132)之间间隔排列。作为示例，所述发光单元包含三个发光元件组时，各所 述发光元件组包含的发光元件可如图4及图5所示的方式排列。所述偏光单元可包括第一线偏光片，所述第一线偏光片附着于所述发光元件组 上；以及，第一 1/2波片，所述第一 1/2波片附着于所述第一线偏光片上，所述第一 1/2波片 内形成于不同的所述发光元件组上的部分区域之间厚度不同，在各所述部分区域内，所述
第一 1/2波片厚度d = Ai^llI，式中n。和~分别为0光和e光在所述第一 1/2波片内
2 in0-ne)
的折射率；k为大于或等于零的整数；λ为所述部分区域覆盖的发光元件组提供的基色的 波长。经由所述第一线偏光片获得的线偏振光在穿过第一 1/2波片后仍为线偏振光，只 是振动方向要转过一角度(转过2α，α为波片的透振方向与光轴方向间的夹角)。此时，利用厚度不同的所述第一 1/2波片对红绿蓝三基色进行分波长补偿后，使 所述线偏振光在穿过第一 1/2波片后，可减少甚至消除基色偏差。
2π具体地，所述线偏振光在穿过第一 1/2波片后，其ο光和e光间的位相差<formula>formula see original document page 11</formula>
(Δ为所述线偏振光在穿过第一 1/2波片后其ο光和e光间的光程差)，对于第一 1/2波片，
<formula>formula see original document page 11</formula>,而又已知5 = ^fK- ne)d (可见，通常，不同基色穿过同
一厚度的波片时，因为各基色波长不同，其位相差不同；上述表式中，d为所述第一 1/2波片 的厚度；η。和~分别为所述线偏振光在所述第一 1/2波片的折射率，k为大于或等于零的
整数)，可推出，^ =。由此，在η。和已知的前提下，在对应红光的发光元件组上
附着的偏光单元中，使其内包含的第一 1/2波片的厚度dK为红光波长(如650nm)的函数；在对应绿光及蓝光的发光元件组上附着的偏光单元中，使其内包含的第一 1/2波片的厚度de和4分别为绿光波长(如550nm)和蓝光波长(如450nm)的函数，即，根据不同的基色 波长调整可补偿所述基色波长的偏光单元的厚度(实质上，所述厚度为所述发光元件组提 供的基色波长的线性函数)，可消除不同基色穿过同一厚度的波片时因为各基色波长不同 而导致的位相差不同，即可使防止基色偏差成为可能。在本发明的背光器件第二实施例中，所述偏光单元可包括第一线偏光片，所述第 一线偏光片附着于所述发光元件组上；以及，第一 1/4波片，所述第一 1/4波片附着于所述 第一线偏光片上，所述第一 1/4波片内形成于不同的所述发光元件组上的部分区域之间厚
度不同，在各所述部分区域内，所述第一 1/4波片厚度d = 入(2k+1)/4(no－ne)，式中n。和~分别为
ο光和e光在所述第一 1/4波片内的折射率；k为大于或等于零的整数；λ为所述部分区域 覆盖的发光元件组提供的基色的波长。利用厚度不同的所述第一 1/4波片对红绿蓝三基色进行分波长补偿时，Δ= (2k+1)入/4，按上述第一实施例中的教导d = 入(2k+1)/4(no－ne)，即，可根据不同的基色波长调
整可补偿所述基色波长的偏光单元的厚度(实质上，所述厚度为所述发光元件组提供的基 色波长的线性函数)，可消除不同基色穿过同一厚度的波片时因为各基色波长不同而导致 的位相差不同，即可使防止基色偏差成为可能。所述线偏振光在穿过第一 1/4波片后，通常形成椭圆偏振光(实际上，在α =0 或90度时，形成的仍是线偏振光，在此种情况下，其具体实施方式
与第一实施例相似，故本 文件内不再赘述)；特别地，在本发明的背光器件第三实施例中，根据光学偏振理论，当所 述第一线偏光片的透振方向与所述第一 1/4波片的光轴的夹角为45度时，所述线偏振光在 穿过第一 1/4波片后，形成圆偏振光。由此，结合前述利用圆偏振光抑制漏光的理论，可知， 应用此可提供圆偏振光的背光器件，利于减少包含所述背光器件的液晶显示模块的暗态漏 光，利于同步补偿各基色波长。特别地，在本发明的背光器件其他实施例中，在所述第一线偏光片和所述第一 1/4 波片之间可夹有第一 1/2波片。此时，所述第一线偏光片和第一 1/2波片构成起偏器。在 所述起偏器的透振方向与所述第一 1/4波片的光轴的夹角为45度时，经由所述第一线偏光 片和第一 1/2波片后获得的线偏振光，在穿过第一 1/4波片后，仍可形成圆偏振光。利用上述实施例中提供的背光器件可形成液晶显示模块。所述液晶显示模块在包含上述背光器件之余，还包括液晶盒，所述液晶盒也将对 穿过所述液晶盒的光起到调制作用。本发明的发明人提出，由于业界在确定所述液晶盒的 盒厚时，通常是选取使液晶分子偏转90度的厚度值，所述液晶盒又是通过所述液晶分子调 制光的振动方向，而1/4波片的性质就是使光的振动方向偏转90度，由此得出，所述液晶盒 对光的调制作用与所述1/4波片相似，具体地，相应的液晶层相当于双折射理论中的晶体， 由于所述液晶分子的初始状态由所述液晶盒包含的液晶取向层的摩擦方向确定，使得所述 液晶取向层的摩擦方向相当于双折射理论中的光轴。由于所述液晶显示模块包含上述背光器件实施例中提供的背光器件时，所述液晶 显示模块中还包括液晶盒，所述液晶盒附着于所述背光器件上；而所述液晶盒对光的调制作用与1/4波片相似，因此，为使穿过所述液晶盒的各基色不出现偏差，经由前述实施例 的教导，可知，对所述液晶层的厚度需进行控制。本发明的发明人提出，可通过调整所述液 晶盒中包含的彩膜上各基色图形的厚度或各基色的驱动波形调节所述液晶层的厚度。具体地，通过调整所述液晶盒中包含的彩膜上各基色图形的厚度调节所述液晶层
的厚度时，通过使每种所述基色图形覆盖的液晶的厚度<formula>formula see original document page 13</formula>。和~分别为ο光
和e光在所述液晶盒内的折射率；λ为各所述基色图形对应的基色波长；δ为经过所述液 晶盒后ο光和e光的位相差)根据不同的基色波长调整可补偿所述基色波长的各基色图形 的厚度，可使同步补偿各基色波长成为可能。具体地，所述液晶盒厚度为L，对应红绿蓝三基色的基色图形的厚度分别为hK、hG和hB时，需使<formula>formula see original document page 13</formula>。作为示例，所述液晶显示模块包含上述背光器件第一实施例中提供的背光器件 时，所述液晶显示模块中还包括液晶盒，所述液晶盒附着于所述背光器件上；此时，考虑 至IJ，由于所述液晶盒对光的调制作用与1/4波片相似，而线偏振光在穿过1/4波片后，通常 形成椭圆偏振光或圆偏振光；为利于显示及提高光利用率，在所述液晶盒上还需要附着适 当厚度的第二 1/4波片，以使经由所述液晶盒及第二 1/4波片后，仍可获得线偏振光。再在 所述第二 1/4波片上附着作为检偏器的第二线偏光片，即可实现无基色偏差的液晶显示。实践中，所述第二 1/4波片内形成于不同的所述发光元件组上的部分区域之间厚
度不同，在各所述部分区域内，所述第二 1/4波片厚度<formula>formula see original document page 13</formula>式中n。和~分别为
ο光和e光在所述第二 1/4波片内的折射率；k为大于或等于零的整数；λ为所述部分区域 覆盖的发光元件组提供的基色的波长；所述第二线偏光片附着于所述第二 1/4波片上，且 所述第二线偏光片的透振方向与所述第一线偏光片和所述第一 1/2波片构成的起偏器的 透振方向的夹角为ma或π/2-2 a，α为波片的透振方向与光轴方向间的夹角。需说明的是，在前述说明中已给出教导通过调整每种基色图形覆盖的液晶的厚 度或者，调整各基色的驱动波形，可根据不同的基色波长调整可补偿所述基色波长的各基 色图形的厚度，可使同步补偿各基色波长成为可能；由此，本发明的发明人提出，本实施例 中，所述液晶盒包括彩膜，所述彩膜形成于所述液晶盒的第一基板上，所述彩膜具有至少两
种基色图形，每种所述基色图形覆盖的液晶的厚度<formula>formula see original document page 13</formula>式中η。和~分别为O
光和e光在所述液晶盒内的折射率；λ为各所述基色图形对应的基色波长；δ为经过所述 液晶盒后ο光和e光的位相差。所述液晶显示模块包含上述背光器件第二实施例中提供的背光器件时，由于经由 所述背光器件后获得的已为椭圆偏振光或圆偏振光，因此，再经由所述液晶盒后，即可获得 线偏振光，只需直接在所述液晶盒上附着作为检偏器的第二线偏光片，即可实现无基色偏 差的液晶显示。此时，第二线偏光片的透振方向与所述第一线偏光片的透振方向平行(对 应长黑显示模式)或垂直(对应长白显示模式)。所述液晶显示模块包含上述背光器件第三实施例中提供的背光器件时，由于经由 所述背光器件后获得的已为圆偏振光，因此，再经由所述液晶盒后，根据光学偏振理论及前述实施例的教导，只需使所述液晶取向层的摩擦方向与所述第一线偏光片及/或第二线偏 光片的透振方向的夹角为45度，即可获得线偏振光。此时，由所述背光器件提供的可防止 基色偏差的圆偏振光在经过所述液晶盒后变为可防止基色偏差的线偏振光；应用所述液晶 显示模块，既可根据不同的基色波长调整可补偿所述基色波长的偏光单元和各基色图形的 厚度，以同步补偿各基色波长，又可利用此时液晶盒对光的调制作用与1/4波片等同的特 点，减少传统工艺中必须引入的1/4波片，以降低液晶显示模块的制作成本；此外，还可利 用所述背光 器件提供的可防止基色偏差的圆偏振光，以提高对比度。此外，在所述液晶显示模块包含的背光器件中，在所述第一线偏光片和所述第一 1/4波片之间夹有第一 1/2波片时，经由所述第一 1/2波片后获得的仍为线偏振光，只是偏 振方向旋转了 2 α，所述线偏振光再经由所述第一 1/4波片后形成椭圆偏振光或圆偏振光， 由于液晶盒对光的调制作用与1/4波片基本等同，经由所述第一 1/4波片后形成的椭圆偏 振光或圆偏振光在经过液晶盒后获得的仍为线偏振光，此时，在所述液晶盒上直接附着第 二线偏光片，且使所述第二线偏光片的透振方向与所述第一线偏光片的透振方向的夹角为 2α (对应长白显示模式)或π/2-2 α (对应长黑显示模式)，即可形成液晶显示。当然，在 附着第二线偏光片之前，还可预先在所述液晶盒上附着第二 1/2波片，使所述第二线偏光 片附着于所述第二 1/2波片上，且所述第二线偏光片的透振方向与所述第一线偏光片的透 振方向的夹角为η _4 α (对应长白显示模式)或π/2+4 α (对应长黑显示模式)。在所述液晶显示模块包含的背光器件中，利用所述第一线偏光片和第一 1/2波 片构成的起偏器的前提下，在所述起偏器的透振方向与所述第一 1/4波片的光轴的夹角 为45度时，经由所述第一线偏光片和第一 1/2波片后获得的线偏振光，在穿过第一 1/4波 片后，可形成圆偏振光；由于液晶盒对光的调制作用与1/4波片基本等同，此时，使液晶取 向层的摩擦方向与所述第一线偏光片和所述第一 1/2波片构成的起偏器的透振方向或第 二线偏光片的透振方向的夹角为45度，经由所述第一 1/4波片后形成的圆偏振光在经过 液晶盒后获得的仍为线偏振光，在所述液晶盒上直接附着第二线偏光片，且使所述第二线 偏光片的透振方向与所述第一线偏光片的透振方向的夹角为2α (对应长白显示模式)或 π/2-2 α (对应长黑显示模式)，即可形成液晶显示。当然，在附着第二线偏光片之前，还可 预先在所述液晶盒上附着第二 1/2波片，使所述第二线偏光片附着于所述第二 1/2波片上， 且所述第二线偏光片的透振方向与所述第一线偏光片的透振方向的夹角为η _4 α (对应 长白显示模式)或π/2+4 α (对应长黑显示模式)。需说明的是，本发明所提供的技术方案中，涉及的波片(包含可与1/4波片相似的 液晶盒)的厚度均可利用分波长的方式补偿，换言之，对文中涉及的任一波片，其厚度都不 是均勻的，所述厚度根据对应此厚度的波片覆盖的发光元件提供的基色波长确定(具体的 确定方式详见前面实施方式中的教导)；此外，对于可提供三种基色的发光单元，可仅对其 中的任意两种基色进行分波长调制，仍可波长补偿的效果构成改进。以所述液晶显示模块包含上述背光器件第三实施例中提供的背光器件为例，适用 不同类型的液晶盒时，可给出所述液晶显示模块的不同实施例。作为本发明液晶显示模块的第一实施例，如图6所示，将共面转换型(IPS)液晶盒 50放置在本发明提出的背光器件(所述背光器件包括至少两种提供单一基色的LED及附 着于所述LED上的线偏光片80和附着于所述线偏光片上的1/4波片82，具体地，所述基色包括红、绿、蓝，分别用112、122及132标示；在后续液晶显示模块实施例中均采用此背光器件，不再赘述)上面，再在上面设置线偏光片60，偏光轴方向(本文件内，所述偏光轴方向 在附图中均用双向箭头指示)与背光器件内的线偏光片的透振方向平行。该IPS液晶层具 有另一个1/4波片的功能。其中，为了实现分波长对漏光进行补偿，我们通过调节彩膜厚度 的方式来控制RGB亚像素的液晶层的厚度。液晶盒内液晶取向层70的摩擦方向与上下两 个线偏光片(即第一线偏光片和第二线偏光片)的偏光轴方向都成45度角。在暗态时，从 所述背光器件发出的圆偏振光经过作为另一个1/4波片的液晶层时变回线偏振光，但是光 轴旋转了 90度。从而无法从上偏光片出射，实现了暗态全波长补偿抑制暗态漏光。在亮态 时，由于横向电场(如图中示意电路所示)改变了液晶分子的排列方向，液晶层失去了 1/4 波片的功能。从所述背光器件发出的圆偏振光经过液晶层后仍为圆偏光或椭圆偏光，从而 有部分光线会从所述上偏光片出射，实现了亮态。作为本发明液晶显示模块的第二实施例，如图7所示，将电控双折射型(ECB)液晶 盒52放置在本发明提出的背光器件上面，再在上面设置线偏光片62，偏光轴方向与所述背 光器件内的线偏光片的透振方向平行。该ECB型液晶层具有1/4波片的功能。其中，为了 实现分波长对漏光进行补偿，我们通过调节彩膜厚度的方式来控制RGB亚像素的液晶层的 厚度。液晶盒内液晶取向层72的摩擦方向与上下两个线偏光片的透振方向成45度角。在 暗态时，从所述背光器件发出的圆偏振光经过作为另一个1/4波片的液晶层时变回线偏振 光，但是光轴旋转了 90度。从而无法从上偏光片出射，实现了暗态全波长补偿抑制暗态漏 光。在亮态时，由于纵向电场(如图中示意电路所示)使液晶分子竖起，液晶层失去了双折 射效应。从所述背光器件发出的圆偏振光经过液晶分子竖起液晶层后仍为圆偏振光，从而 有一半的光线会从所述上偏光片出射，实现了亮态。作为本发明液晶显示模块的第三实施例，如图8所示，将光学自补偿型(OCB)液晶 盒54放置在本发明提出的背光器件上面，该液晶显示器件以场序(Field Sequence)方式 显示。再在其上设置线偏光片64，所述线偏光片的透振方向与所述背光器件内的线偏光片 的透振方向平行。该OCB型液晶层具有1/4波片的功能。液晶盒内液晶取向层的摩擦方向 与上下两个线偏光片的透振方向成45度角。在暗态时，从背光发出的圆偏振光经过作为另 一个1/4波片的液晶层时变回线偏振光，但是光轴旋转了 90度。从而无法从上偏光片出射， 实现了暗态全波长补偿抑制暗态漏光。在亮态时，由于纵向电场(如图中示意电路所示) 使液晶分子竖起，液晶层失去了双折射效应。从背光发出的圆偏振光经过液晶分子竖起液 晶层后仍为圆偏振光，从而有一半的光线会从所述上偏光片出射，实现了亮态。场序显示是把一帧(frame)分成三个子帧(subframe)，分别显示红绿蓝。通过时 间混色来实现全彩色显示。由于此种显示模式中不需要彩膜，所以无法利用调节彩膜厚度 的方式来控制液晶层的厚度。这里，我们可以首先使液晶层厚度对应到绿光(550nm)的1/4 波片。然后在红光和蓝光子帧驱动波形上成一个系数，该系数可使液晶层在红光和蓝光子 帧时也同时具有1/4波片功能。需说明的是，可与1/4波片相似的液晶盒的厚度也可利用分波长调节驱动波形的 方式补偿；未加说明的步骤均可采用传统的方法获得，且具体的工艺参数根据产品要求及 工艺条件确定。尽管通过在此的实施例描述说明了本发明，和尽管已经足够详细地描述了实施例，申请人不希望以任何方式将权利要求书的范围限制在这种细节上。对于本领域技术人员来说另外的优势和改进是显而易见的。因此，在较宽范围的本发明不限于表示和描述的 特定细节、表达的设备和方法和说明性例子。因此，可以偏离这些细节而不脱离申请人总的 发明概念的精神和范围。
权利要求
一种背光器件，包括发光单元，提供至少两种基色，所述发光单元包含至少两个发光元件组，各所述发光元件组提供单一基色；散光板，形成于所述发光单元上，以将所述发光单元提供的不同基色混色；其特征在于，在所述发光单元和所述散光板之间，还包括偏光单元，所述偏光单元附着于所述发光元件组上，所述偏光单元包括形成于各所述发光元件组上的波片，其中，至少两个所述发光元件组上的波片的厚度式中no和ne分别为o光和e光在所述波片内的折射率；λ为所述发光元件组提供的基色的波长；δ为经过所述波片后o光和e光的位相差。F2009100471117C0000011.tif
2.根据权利要求1所述的背光器件，其特征在于所述发光元件组的数目为2或3。
3.根据权利要求1所述的背光器件，其特征在于所述发光元件组包括至少两个发光 元件，包含在不同所述发光元件组内的各所述发光元件之间间隔排列。
4.根据权利要求3所述的背光器件，其特征在于所述发光元件为发光二极管、有机发 光二极管、冷阴极管或外部电极荧光灯中的一种。
5.根据权利要求1所述的背光器件，其特征在于，所述偏光单元包括 第一线偏光片，所述第一线偏光片附着于所述发光元件组上；第一 1/2波片，所述第一 1/2波片附着于所述第一线偏光片上，所述第一 1/2波片内形 成于不同的所述发光元件组上的部分区域之间厚度不同，在各所述部分区域内，所述第一 1/2波片厚度d =令；^ “ ”、，式中n。和~分别为ο光和e光在所述第一 1/2波片内的折 2 O0 ~ne)射率；k为大于或等于零的整数；λ为所述部分区域覆盖的发光元件组提供的基色的波长。
6.根据权利要求1所述的背光器件，其特征在于，所述偏光单元包括 第一线偏光片，所述第一线偏光片附着于所述发光元件组上；第一 1/4波片，所述第一 1/4波片附着于所述第一线偏光片上，所述第一 1/4波片内形 成于不同的所述发光元件组上的部分区域之间厚度不同，在各所述部分区域内，所述第一1/4波片厚度d = if^k + i\，式中n。和~分别为ο光和e光在所述第一 1/4波片内的折 4 O0 -ne)射率；k为大于或等于零的整数；λ为所述部分区域覆盖的发光元件组提供的基色的波长。
7.根据权利要求6所述的背光器件，其特征在于所述第一线偏光片的透振方向与所 述第一 1/4波片的光轴的夹角为45度。
8.根据权利要求6所述的背光器件，其特征在于在所述第一线偏光片和所述第一1/4 波片之间夹有第一 1/2波片。
9.根据权利要求8所述的背光器件，其特征在于所述第一线偏光片与所述第一1/2 波片构成的起偏器的透振方向与所述第一 1/4波片的光轴的夹角为45度。
10.一种液晶显示模块，其特征在于，包括如权利要求1至4中任一项所述的背光器件。
11.一种液晶显示模块，其特征在于，包括如权利要求5所述的背光器件，其特征在 于还包括，液晶盒，所述液晶盒附着于所述背光器件上；第二 1/4波片，所述第二 1/4波片附着于所述液晶盒上，所述第二 1/4波片内形成于不 同的所述发光元件组上的部分区域之间厚度不同，在各所述部分区域内，所述第二 1/4波片厚度d = A-fctll，式中n。和~分别为0光和e光在所述第二 1/4波片内的折射率；k 4 O0 ~ne)为大于或等于零的整数；λ为所述部分区域覆盖的发光元件组提供的基色的波长；以及，第二线偏光片，所述第二线偏光片附着于所述第二 1/4波片上，且所述第二线偏光片 的透振方向与所述第一线偏光片和所述第一 1/2波片构成的起偏器的透振方向的夹角为 π-2 α或π/2-2 α，α为波片的透振方向与光轴方向间的夹角。
12.一种液晶显示模块，包括如权利要求6所述的背光器件，其特征在于还包括， 液晶盒，所述液晶盒附着于所述背光器件上；以及，第二线偏光片，所述第二线偏光片附着于所述液晶盒上，且所述第二线偏光片的透振 方向与所述第一线偏光片的透振方向平行或垂直。
13.一种液晶显示模块，包括如权利要求7所述的背光器件，其特征在于还包括， 液晶盒，所述液晶盒附着于所述背光器件上；以及，第二线偏光片，所述第二线偏光片附着于所述液晶盒上，且所述第二线偏光片的透振 方向与所述第一线偏光片的透振方向平行或垂直。 所述液晶盒包括，液晶取向层，形成于所述彩膜及与所述第一基板相对的第二基板上；所述液晶取向层 的摩擦方向与所述第一线偏光片及/或第二线偏光片的透振方向的夹角为45度。
14.一种液晶显示模块，包括如权利要求8所述的背光器件，其特征在于还包括， 液晶盒，所述液晶盒附着于所述背光器件上；以及，第二线偏光片，所述第二线偏光片附着于所述液晶盒上，且所述第二线偏光片的透振 方向与所述第一线偏光片的透振方向的夹角为2 α或π/2-2α，α为所述1/2波片的透振 方向与光轴方向间的夹角。
15.一种液晶显示模块，包括如权利要求8所述的背光器件，其特征在于还包括， 液晶盒，所述液晶盒附着于所述背光器件上；第二 1/2波片，所述第二 1/2波片附着于所述液晶盒上，所述第二 1/2波片内形成于不 同的所述发光元件组上的部分区域之间厚度不同，在各所述部分区域内，所述第二 1/2波片厚度J =，式中η。和~分别为0光和e光在所述第二 1;/2波片内的折射率；k2 (n0 -ne)为大于或等于零的整数；λ为所述部分区域覆盖的发光元件组提供的基色的波长；以及，第二线偏光片，所述第二线偏光片附着于所述第二 1/2波片上，且所述第二线偏光片 的透振方向与所述第一线偏光片的透振方向的夹角为或π/2+4α，α为波片的透 振方向与光轴方向间的夹角。
16.一种液晶显示模块，包括如权利要求9所述的背光器件，其特征在于还包括， 液晶盒，所述液晶盒附着于所述背光器件上；以及，第二线偏光片，所述第二线偏光片附着于所述液晶盒上，且所述第二线偏光片的透振 方向与所述第一线偏光片的透振方向的夹角为2 α或π/2-2 α，α为波片的透振方向与光轴方向间的夹角。 所述液晶盒包括，液晶取向层，形成于所述彩膜及与所述第一基板相对的第二基板上；所述液晶取向层 的摩擦方向与所述第一线偏光片和所述第一 1/2波片构成的起偏器的透振方向或第二线 偏光片的透振方向的夹角为45度。
17.一种液晶显示模块，包括如权利要求9所述的背光器件，其特征在于还包括， 液晶盒，所述液晶盒附着于所述背光器件上；第二 1/2波片，所述第二 1/2波片附着于所述液晶盒上，所述第二 1/2波片内形成于不 同的所述发光元件组上的部分区域之间厚度不同，在各所述部分区域内，所述第二 1/2波片厚度^ = 4)及+ 1)、’式中:n。和~分别为0光和e光在所述第二 1/2波片内的折射率；k 2 O0 ~ne)为大于或等于零的整数；λ为所述部分区域覆盖的发光元件组提供的基色的波长；以及，第二线偏光片，所述第二线偏光片附着于所述第二 1/2波片上，且所述第二线偏光片 的透振方向与所述第一线偏光片的透振方向的夹角为或π/2+4α，α为波片的透 振方向与光轴方向间的夹角； 所述液晶盒包括，液晶取向层，形成于所述彩膜及与所述第一基板相对的第二基板上；所述液晶取向层 的摩擦方向与所述第一线偏光片和所述第一 1/2波片构成的起偏器的透振方向或所述第 二 1/2波片和所述第二线偏光片构成的检偏器的透振方向的夹角为45度。
18.根据权利要求11-17中任一项所述的液晶显示模块，其特征在于所述液晶盒为光 学自补偿型液晶盒。
19.根据权利要求11-17中任一项所述的液晶显示模块，其特征在于所述液晶盒为共 面转换型或电控双折射型中的一种。
20.根据权利要求19所述的液晶显示模块，其特征在于所述液晶盒包括彩膜，所述彩 膜形成于所述液晶盒的第一基板上，所述彩膜具有至少两种基色图形，每种所述基色图形 覆盖的液晶的厚度<formula>formula see original document page 4</formula>式中n。和~分别为0光和e光在所述液晶盒内的折射 率；λ为各所述基色图形对应的基色波长；δ为经过所述液晶盒后ο光和e光的位相差。
全文摘要
一种背光器件，包括发光单元，提供至少两种基色，所述发光单元包含至少两个发光元件组，各所述发光元件组提供单一基色；散光板，形成于所述发光单元上，以将所述发光单元提供的不同基色混色；在所述发光单元和所述散光板之间，还包括偏光单元，所述偏光单元附着于所述发光元件组上，所述偏光单元包括形成于各所述发光元件组上的波片，其中，至少两个所述发光元件组上的波片的厚度可防止基色偏差。一种液晶显示模块，可同步补偿各基色波长；或者，既可同步补偿各基色波长，又可在降低液晶显示模块的制作成本的前提下，提高对比度。
文档编号F21S8/00GK101825244SQ20091004711
公开日2010年9月8日 申请日期2009年3月2日 优先权日2009年3月2日
发明者凌志华, 袁剑峰 申请人:上海天马微电子有限公司