光学器件、包括其的背光单元和液晶显示装置的制作方法

专利名称：光学器件、包括其的背光单元和液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于液晶显示装置(IXD)的光学器件，尤其涉及最大限度地维持高亮 度特性、提高集光效果、具备宽视角的光学器件及包括该光学器件的背光单元和液晶显示装置。
背景技术：
一般来讲，广泛使用于液晶显示装置(Liquid Crystal Display，简称为LCD)的 光学器件有导光板、扩散板、棱镜片、液晶面板等。为了液晶显示装置的光扩散、集光、改善 亮度等，通常使用这些光学器件。例如在用于液晶显示装置的背光单元中，从光源入射的 光通过导光板被转换成面光源之后，由扩散板进行扩散，并入射至棱镜片的下方。此时，棱 镜片通过在光射出面对入射的光进行集光，从而提高液晶显示装置的亮度。图1为现有的一般的液晶显示装置的简要截面图。如图1所示，液晶显示装置10大致由背光单元A和面板单元B构成。背光单元A 包括导光板12和扩散板13，用于对从光源10入射的光进行扩散并射出；一个以上的棱镜 片14，用于对从扩散板13入射的光进行集光并射出；反射偏光膜15，用于对从棱镜片14入 射的光进行选择并反射；以及相位延迟层16，用于将透过反射偏光膜15的圆偏光转换成线 偏光。面板单元B包括吸收型偏光膜17，使从背光单元A射出的光中的线偏光透过、并使 50%的圆偏光透过、剩余的光则吸收；以及液晶面板18，用于在视觉上显示画面。未说明的 附图标记11为反射板。针对在此类液晶显示装置中所使用的各种光学器件，为了提高亮度，主要是以提 高集光功能为重点进行了技术开发。这是因为IXD装置主要使用于手机、笔记本电脑等个 人电子装置。进而，在这种个人电子装置中，视角问题并未成为大问题。但是，最近随着LCD TV的大型化以及因价格下降而大众化，出现了对于宽视角的要求，以使多位观众可以同时 观看，或使得在车辆的导航装置中从驾驶位和副驾驶位可以同时确认。对此，现有技术中有将作为具有广视角的光学器件的扩散片(sheet)层积多个来 使用的方法，以及使用反射偏光膜的方法。针对前者，即使用多个扩散片的方法，在提高亮 度上有限，并且由于层积多个扩散片，因此存在产品的厚度增加的缺点；针对后者，即使用 反射偏光膜的方法，由于到目前为止反射偏光膜还是垄断产品，因此其价格高，所以存在降 低产品竞争力的缺点。进而，在所属技术领域，针对在液晶显示装置的具有宽视角的光学器件的技术开 发从未中断过。

发明内容
本发明的目的在于为了克服现有技术中的上述问题，提供在液晶显示装置中最大 限度地维持高亮度特性，具有宽视角的光学器件，并且该光学器件为薄型，能够以低廉的费 用提高集光效果。
并且，本发明另一目的在于提供包括本发明的这种光学器件的背光单元以及液晶
显示装置。为了实现上述目的，本发明实施例提供一种光学器件，包括基膜，具有透光性； 多个凸部，形成于所述基膜的至少一面，用于扩散入射光；以及第一微小光学图案，形成于 所述各个凸部上，用于对入射光进行集光后射出。其中，所述第一微小光学图案，在凸部上的一部分上连续地形成有峰和谷。作为本发明的实施例，还包括第二微小光学图案，形成于所述基膜的另一面，用 于集光和/或扩散入射光；所述第二微小光学图案由连续的峰和谷形成。作为本发明的实施例，所述第一微小光学图案和所述第二微小光学图案，各个峰 和谷平行排列。作为本发明的实施例，所述第一微小光学图案和所述第二微小光学图案，各个峰 和谷以预定的倾斜角排列。作为本发明的实施例，所述凸部的直径优选为50 100 μ m。作为本发明的实施例，所述凸部为具有长轴和短轴的形状，长轴长度为50 100 μ m,短轴长度为1 100 μ m。作为本发明的实施例，所述凸部的高度优选为10 40μπι。作为本发明的实施例，所述凸部之间的距离优选为50 150 μ m。20作为本发明的实施例，在所述多个凸部中，至少有部分凸部的高度不同。作为本发明的实施例，所述第一微小光学图案的峰的高度优选为5 30μπι。作为本发明的实施例，所述第一微小光学图案的峰的宽度优选为10 30μπι。作为本发明的实施例，所述第一微小光学图案的峰的高度不同。作为本发明的实施例，所述第一微小光学图案形成于所述各凸部的中心部。作为本发明的实施例，在所述凸部中，未形成有所述第一微小光学图案的剩余部 分以一定的曲率弯曲而成。一方面，为了实现上述目的，本发明另一实施例提供一种光学器件，包括基膜，具 有透光性；以及多个第三微小光学图案，形成于所述基膜的至少一面，用于集光并扩散入射 光；其中，各个所述第三微小光学图案在与所述基膜的表面接合的部分呈具有长轴和短轴 的形状；所述第三微小光学图案的峰的高度，沿所述形状的长轴方向，从其中心部向两端部 逐渐降低。在此，所述基膜的一面形成有多个第三微小光学图案；所述基膜的另一面形成有 第四微小光学图案，用于集光和/或扩散入射光。作为本发明的实施例，所述第四微小光学图案，由连续的峰和谷形成。作为本发明的实施例，所述第三微小光学图案和所述第四微小光学图案的各个峰 以预定的倾斜角排列而成。作为本发明的实施例，所述第三微小光学图案的峰沿所述椭圆形状的长轴，以一 定的曲率半径弯曲而成。作为本发明的实施例，所述第三微小光学图案的峰的中心部高度优选为0. 2 200 μ m0作为本发明的实施例，形成所述第三微小光学图案的形状的长轴和短轴的长度分别优选为1 5000 μ m以及1 100 μ m。作为本发明的实施例，所述第三微小光学图案之间的距离优选为1 5000μπι。作为本发明的实施例，所述第三微小光学图案，以矩阵形式排列而成。作为本发明的实施例，所述第三微小光学图案相互交叉地排列而成。另一方面，本发明还提供了包括本发明的上述实施例所记载的光学器件的背光单 元，以及包括这种背光单元的液晶显示装置。利用本发明，可以以低廉的费用提高液晶显示装置的集光效果，并呈现宽视角。另外，在本发明中，不仅提高了正面亮度，而且还提高了侧面亮度，从而可以维持 液晶显示装置的整个画面的均勻亮度。


图1为现有的通常液晶显示装置的简要截面图。图2为本发明第一实施例的光学器件的平面图。图3为图2的A-A线截面图。图4为图3的关键部分的放大示意图。图5为图2的B-B线截面图。图6为本发明第一微小光学图案的另一实施例的截面示意图。图7为本发明第一实施例的光学器件的变形实施例的预示意图。图8为本发明第二实施例的光学器件的立体图。图9为图8中沿C-C的截面图。图10至图12为包括本发明一实施例的光学器件的液晶显示装置的部分简要示意 图。图13及图14为本发明第三实施例的光学器件的简要立体图。图15为图13中沿F-F的截面图及立体图。图16为图13中沿G-G的截面示意图。图17为本发明第四实施例的光学器件的简要立体图。图18为图17中沿H-H的立体图。图19和图20为在现有的光学器件和本发明的光学器件中对光路径仿真的结果示 意图。图21为包括本发明一实施例的光学器件的液晶显示装置的部分简要示意图。
具体实施例方式以下，参考附图，对本发明的优选实施例进行详细说明。本发明光学器件的技术思 想，可以广泛适用于在液晶显示装置中通常使用的任何结构。进而，以下将要描述的光学器 件，作为使用于液晶显示装置的基本结构，用于例示性地说明本发明。进一步地，以下对发明的说明中，如果针对有关的公知功能或结构的具体说明有 可能混淆本发明的宗旨，则省略其详细说明。图2为本发明第一实施例的光学器件的平面图。如图2所示，本发明第一实施例的光学器件100包括基膜110，具有透光性；多个凸部120，形成于该基膜110的至少一面，以及第一微小光学图案130，包括连续地形成于该 凸部120上的一部分上的多个峰131和谷132。本发明的基膜110为使入射光透过的材料，例如包括选自PC(P0Iycarbonate)、 PET (Polyester)、PE (Polyethylene)、PP (Polypropylene)、PMMA(Polymethly Methacrylate)的一个。在这种基膜110的至少一面，形成有多个凸部120。凸部120有规则地形成在基 膜110的整个一面或者一面的部分区间，或者无规则地形成在基膜110的整个或者部分区 间，从而防止牛顿环(newton rings)以及光耦合(wet-out)现象的产生。并且，如图2所 示，从基膜110的平面投影时，凸部的截面可呈圆形、椭圆形、四边形、三角形、菱形等多种 形状。这些凸部120对入射至各基膜110的光进行扩散，以获得广视角。在各凸部120上的一部分形成有第一微小光学图案130，第一微小光学图案130由 多个连续的峰131和谷132构成。尤其，第一微小光学图案130优选地形成于凸部120的 中心部上。这些各第一微小光学图案130分别起到将入射至基膜110的光集光成实质上垂 直于上部的液晶面板(未图示)并射出的功能。图3为图2的A-A线截面图。图4为图3的关键部分放大示意图。图5为图2的 B-B线截面图。图6为本发明第一微小光学图案的另一实施例的截面示意图。如图3所示，本发明第一实施例的光学器件100的凸部120为以预定的曲率突出 的形状，例如优选为以半球形形状突出形成于基膜110上。换句话说，从基膜110的侧面 投影(如图3所示)时，凸部120优选地呈半圆或者半椭圆形状。第一微小光学图案130 由连续的多个峰131和谷132构成，并形成于凸部120上的一部分，优选地形成于凸部120 的中心部。进而，未形成第一微小光学图案130的凸部120的剩余部分，即如图3a所示的 侧面部121，维持以一定的曲率弯曲的形状。由此，如图4所示，由第一微小光学图案130， 将从下部入射的入射光集光，并向上部垂直射出(N方向)；由凸部120的侧面部121，将其 扩散并射出(R方向)，从而提高液晶显示装置的侧面亮度。由此，不仅起到了充分地确保视 角的功能，而且在背光单元中还进一步起到了扩散膜的功能。如图3所示，优选地，各个凸部120之间的距离A为50 150 μ m ；优选地，凸部 120的直径B为50 100 μ m。在此，从基膜110的平面投影时，凸部120可以呈具有长轴 和短轴的形状，此时，长轴的长度优选为50 100 μ m，短轴的长度优选为1 100 μ m。并 且，各个凸部120为椭圆形状、四边形状、菱形形状时，长轴和短轴、或者各对角线的长度优 选为50 100 μ m。并且，优选地，各个凸部120的高度(C)为10 40 μ m。在这种多个凸 部120中，至少一部分其尺寸可以不同。在此，优选地，根据整体的密度、亮度、制作的难易 程度，决定所述凸部120的尺寸、高度、间隔等参数。例如如果凸部120的直径以及高度 未满50 μ m，则在其上部难以形成第一微小光学图案130 ；如果超过100 μ m，反而降低整体 的亮度。并且，如果凸部120之间的间隔未满50 μ m,则无法提高侧面亮度特性；如果超过 150 μ m，密度下降，从而有损于亮度特性。但是，如上所述的凸部120以及第一微小光学图 案130为优选实施例，根据具体产品的亮度以及制作特性，其数值还可以设计成其他数值。进一步地，优选地，第一微小光学图案130的峰131的宽度D为10 30μπι ；优选 地，其峰131的高度E为5 30 μ m。在此，优选地，第一微小光学图案130的峰131的高度 低于凸部120的高度。并且，各个第一微小光学图案130可以包括不同数量的峰和谷。
并且，在各个峰还可以形成有另外的微小光学图案(未图示)。即，如前述的第一 微小光学图案130，连续反复地形成峰和谷，从而使入射至基膜110的入射光的集光效率达 到最大化。如图5所示，本发明第一实施例的光学器件中，形成于各个凸部120上的一部分上 的第一微小光学图案130的峰131以一定的曲率弯曲，以形成圆弧。即，第一微小光学图案 130的峰131的高度，可以是从其中心部向两端部，逐渐变低。但是本发明并不限于这种结 构，并且作为另一实施例，如图5所示，第一微小光学图案130的峰131可以维持相同的高 度。换句话说，如图3和图5所示，实际上可以成为三角形朝某一方向连续排列的形状；此 时，如图5所示，优选地，第一微小光学图案130的峰131不脱离圆弧的轮廓。一方面，本发明第一实施例的光学器件100可以使用于背光单元以及液晶显示装 置。此时，优选地，多个凸部120形成于基膜110的上面。由此，从下部的光源(未图示) 产生的光，透过基膜110，入射至多个凸部120以及第一微小光学图案130 ；凸部120将该入 射光扩散，从而在液晶显示装置的整个画面上使得亮度均勻；第一微小光学图案130将该 入射光集光，并几乎垂直地射出，从而增加画面的亮度和视角。由此，对本发明来讲，在液晶 显示装置中可以最大限度地维持亮度，并且可以呈现出宽视角。此时，在液晶显示装置中考 虑到正面以及侧面的亮度特性，可以适当地调整第一微小光学图案130的尺寸、密度、峰的 曲率半径等。在此，本发明实施例并不限于上述的结构，还可以在基膜110的上面和下面，同时 形成多个凸部120和第一微小光学图案130。此时，由下面的第一微小光学图案130集光并 扩散的光，透过基膜110之后，由上面的凸部120和第一微小光学图案130再次被集光并扩 散。与此相同，本发明第一实施例的光学器件100适用于液晶显示装置的背光单元时，不仅 可以适用如图所示的结构，还可以适用上下对称的结构。上述的本发明第一实施例的光学器件100可以在液晶显示装置的背光单元中应 用为扩散板。例如利用这种光学器件100作为扩散板时，基膜110可以利用PET膜。图7为本发明第一实施例的光学器件的变形例。如图7所示，本发明第一实施例中的光学器件在凸部120的整个或者一部分上形 成的第一微小光学图案130的峰131可以构成为具有相互不同高度的第一峰131a和第二 峰131b。依此，通过以不同的高度形成第一峰131a和第二峰131b，从而相对于具有相同高 度的峰131的第一微小光学图案130，可以提高集光效率，进而可以有效地向液晶显示装置 有提供光。图8为本发明第二实施例的光学器件的简要立体图。如图8所示，本发明第二实施例的光学器件200包括基膜210，具有透光性；多 个凸部220，形成于该基膜210的一面；第一微小光学图案230，包括连续地形成于凸部220 上的一部分上的多个峰231和谷232 ；以及第二微小光学图案M0，包括连续地形成于基膜 210另一面上的多个峰241和谷M2。本发明的基膜210为使入射光透过的材料，例如包括选自PC(P0Iycarbonate)、 PET (Polyester)、PE (Polyethylene)、PP (Polypropylene)、PMMA(Polymethly Methacrylate)的一个。在这种基膜210的一面，形成有多个凸部220。从上部截面投影时，凸部220的截面可呈椭圆形状、圆形状、四边形状、三角形状、菱形形状等多种形状。各个凸部220上的一 部分形成有第一微小光学图案230 ；该第一微小光学图案230由连续的多个峰231和谷232 构成。此时，优选地，第一微小光学图案230形成于凸部220上的中心部。由这种凸部220 将入射至基膜210的光扩散至上部的液晶面板(未图示)，从而射出；由第一微小光学图案 230将入射至基膜210的光集光成实质上垂直于上部的液晶面板，并射出。本发明第二实施例的基膜210、凸部220以及第一微小光学图案230的结构和作 用，与图2至图4说明的本发明第一实施例的基膜110、凸部120以及第一微小光学图案130 的结构和作用相同，因此省略重复的说明。本发明的第二微小光学图案240形成于基膜210的另一面，即与形成有凸部220 面不同的另一面。作为本发明的一实施例，优选地，第二微小光学图案240为连续地形成有 多个峰241和谷242的棱镜图案(prism pattern)。即，例如第二微小光学图案240可以 为由多个峰241和谷242沿基膜210的长度方向相邻地连续排列的棱镜图案。其中，棱镜 图案实际上由三角形状连续排列而得。优选地，这种第二微小光学图案240起到将从下部 入射的光集光和/或扩散以向上部射出的功能。由此，提高了位于上部的液晶面板(未图 示)整体可视面的亮度。对构成这种第二微小光学图案240的各个棱镜(prism)的截面投 影时，其具有选自三角形、圆弧形、多角形的任一形状。图9为图8中沿C-C的截面图。如图9所示，对本发明第二实施例的第一微小光学图案230和第二微小光学图案 240投影时，其截面优选为三角形状。然而，在本发明另一实施例中，可以具有圆弧形状、梯 子形状的截面。由于第一微小光学图案230形成于凸部220上的一部分，因此，优选地，未 形成有第一微小光学图案230的凸部220的剩余部分221的截面可以为以一定的曲率弯曲 而成的圆弧形状，从而由该剩余部分221将入射的光向周边扩散。在附图中，作为实施例，图示了第一微小光学图案230和第二微小光学图案240的 各个峰231和峰241相互平行的实施例，但是作为另一种实施例，这些各个峰231和峰241
呈预定的倾斜角相互交叉排列，从而可以防止莫尔(平Of司1 )现象。在此，预定的倾斜角包 括了各个峰231和峰241相互垂直排列的概念，优选地，预定的倾斜角为45° 90°。并 且，优选地，在液晶显示装置中为了通过提高侧面部(左右)的亮度以确保宽视角，第一微 小光学图案230的峰231在液晶显示装置中为上下排列。另外，本发明第二实施例的光学器件200可以适用于背光单元和液晶显示装置。 在这种情况下，优选地，凸部220和第一微小光学图案230形成于基膜210的下面，第二微 小光学图案240形成于上面。由此，在下部的光源(未图示)产生并入射的入射光，入射至 下部的凸部220和第一微小光学图案230，则将该入射光集光并扩散，向基膜210射出 ’然 后，透过基膜210入射至第二微小光学图案对0，则将该入射光集光，以向上部射出。由此， 不仅维持了亮度特性，而且还可以呈现宽视角。考虑到在液晶显示装置中的正面以及侧面 亮度特性，可以适当地调整第一微小光学图案230的尺寸、密度、峰的曲率半径等。在此，本发明实施例并不限于上述的结构，以基膜210为基准，可以在上面形成多 个凸部220和第一微小光学图案230，而在下面形成第二微小光学图案M0。在这种情况下， 由第二微小光学图案M0，将从下部入射的入射光集光，并向基膜210射出；再次由凸部220 和第一微小光学图案230，将通过基膜210射出的光扩散并集光，然后射出。通过对这种光的扩散，可以确保宽视角。这种本发明第二实施例的光学器件200，在液晶显示装置背光单元中，可以作为通 常的棱镜片(prism sheet)。在这种情况下，基膜210可以利用PET膜。图10至图12为包括本发明一实施例的光学器件的液晶显示装置的部分简要示意 图。如图10所示，本发明的液晶显示装置800包括背光单元A和面板单元B。这种液 晶显示装置800包括导光板820和扩散板830，扩散并射出从光源810入射的光以及从反 射板811反射的光；一个以上的棱镜片840，对从扩散板830入射的入射光进行集光；反射 偏光膜850，选择并反射从棱镜片840入射的光；相位延迟层860，将透过反射偏光膜850的 圆偏光转换成线偏光；吸收型偏光膜870，使得通过相位延迟层860的光中的线偏光透过、 并使其中的50%的圆偏光透过、而吸收剩余的光；以及液晶面板880，用于显示画面。此时，如果利用本发明实施例的光学器件实现扩散板830或棱镜片840时，通过在 扩散板830和棱镜片840的至少一面(例如下部面)形成有多个凸部831、多个凸部843a、 多个凸部84北，其中所述多个凸部831、多个凸部843a、多个凸部84 分别形成有微小光学 图案，从而可以对光进行集光并扩散。并且，作为本发明实施例，针对棱镜片840的情况，可 以采用在下部棱镜片841的上部层积上部棱镜片842的结构。依此，根据本发明，在背光单元中，可以以多种形态实现光学器件，尤其，通过在微 小光学图案对入射光进行集光并扩散，从而不仅最大限度地维持了亮度特性，而且确保了 侧面的宽视角。图10至图12图示了适用本发明一实施例的光学器件830、光学器件840的液晶显
示装置的另一实施例。例如，如图11所述，本发明的光学器件830包括形成于透光性基膜831上面的多 个凸部832，其中所述多个凸部832形成有微小光学图案，从而其可以用作扩散板。并且，如 图12所述，本发明的光学器件830包括形成于透光性基膜831的两面，即上面和下面的多 个凸部832，其中所述多个凸部832形成有微小光学图案，从而其可以用作扩散板。此时， 形成于基膜831上下面的凸部可以以预定的倾斜角排列。如图12所示，另一光学器件840 包括形成于基膜841上面的多个凸部842，其中所述多个凸部842形成有第一微小光学图 案，同时连续地形成于基膜841的下面的峰和谷构成第二微小光学图案，其可以用作棱镜 片。 依此，根据本发明，在背光单元中，可以以多种形态实现光学器件。图13及图14为本发明第三实施例的光学器件的立体图。如图13和图14所示，本发明第三实施例的光学器件300包括基膜310，具有透 光性；以及多个第三微小光学图案320，形成于基膜310的至少一面。本发明的基膜310为使入射光透过的材料，例如包括选自PC(P0Iycarbonate)、 PET (Polyester)、PE (Polyethylene)、PP (Polypropylene)、PMMA(Polymethly Methacrylate)的一个。本发明的多个第三微小光学图案320形成于基膜310的至少一面，并使其具有预 定高度的峰321，将入射至该基膜310的入射光进行集光并扩散。优选地，这种第三微小光 学图案320在基膜310的至少一面形成为一体。
并且，从上部进行平面投影时，本发明的多个第三微小光学图案320呈具有长轴 和短轴的形状，即，椭圆形状322或者树叶形状。换句话说，根据本发明，在各个第三微小光 学图案320中，与基膜310的至少一面接合的部分为椭圆形状322。此时，优选地，第三微小 光学图案320的峰321，沿椭圆形状322的长轴，从其中心部向两端部，高度逐渐降低。更为 优选地，第三微小光学图案的峰321，沿椭圆形状322的长轴，以一定的曲率半径弯曲而成。作为本发明的实施例，在这种椭圆形状中，长轴21长度优选为1 5000 μ m，短 轴22长度优选为1 ΙΟΟμπι。此时，优选地，这种椭圆形状的短轴与长轴的长度比例超过 1 1，但为1 50000以下。更为优选地，应为1 1000以下。并且，这种第三微小光学 图案之间的距离优选为1 5000 μ m。作为本发明的实施例，长轴与短轴的长度比、第三微 小光学图案之间的距离、各个峰的高度、图案的重复及分布等可以根据入射光的集光和扩 散效率决定；进一步地，可以根据液晶显示装置的侧面部的亮度而定。一方面，本发明的多个第三微小光学图案可以以一定间隔相互排列。在本发明的 一实施例中，如图13所示，多个第三微小光学图案可以以纵横罗列的矩阵(matrix)形态排 列。在另一实施例中，如图14所示，多个第三微小光学图案可以相互交叉排列。图15为图13中沿F-F的截面图及立体图。图16为图13中沿G-G的截面示意图。如图15所示，对本发明第三实施例的第三微小光学图案的短轴截面投影时，实际 上，其截面呈向基膜310的上面突出的三角形状。这种三角形状的中心部321a成为第三微 小光学图案的峰321的一部分。此时，在所述中心部321a中，沿椭圆形状322的短轴22到 达基膜310表面32 的侧面部的线条A、线条B优选为曲线。其原因在于这种侧面部线条 A、线条B为曲线时，不仅将入射光进行集光，而且由侧面将其扩散。但是，本发明并不限于 此，也可以以直线形态实施。在这种情况下，相比入射光的扩散，集光更为强烈。由此，第三 微小光学图案不仅可以实现对入射光的集光的功能，而且还可以实现依赖于侧面的扩散功 能。并且，第三微小光学图案的峰321，沿椭圆形状322的长轴，具有预定的高度。此时，优 选地，根据椭圆形状322的长轴21，变化这种峰321的高度。对此，将在图16中具体说明。 附图中，虽然第三微小光学图案的截面呈三角形状，但是本发明并不限于此，可以呈等边三 角形、等腰三角形、圆弧形、梯形、四边形等多种形状。并且，优选地，为了在液晶显示装置中 通过提高侧面部的亮度以确保宽视角，将第三微小光学图案的峰321朝上下排列。如图16所示，在本发明第三实施例的各个第三微小光学图案中，沿椭圆形状322 的长轴21，第三微小光学图案的峰321的高度，从其中心部321a向两端部321b，逐渐降低， 其中所述椭圆形状322为与基膜310的至少一面接合的部分。换句话说，第三微小光学图 案，在其中心部321a，峰321的高度最高，向两端部321b逐渐降低。尤其，优选地，第三微小 光学图案的峰321，沿这种椭圆形状322的长轴21，以一定的曲率半径弯曲而成。此时，在 中心部321a中，峰321的高度优选为0. 2 200 μ m。如果这种峰321的高度大于上述的范 围，或者小于上述的范围，则难以加工，并降低集光效率，从而无法具有有益效果。虽然图16示出了作为本发明优选实施例，从第三微小光学图案侧截面观看时，峰 321按一定的曲率半径弯曲的情形，但是本发明并不限于此。作为另一实施例，从中心部 321a到两端部321b可以以相互不同的曲率半径弯曲而成，也可以为直线。但是，适用于液 晶显示装置时，为了在可视面整体上呈均勻的亮度，优选地，沿长轴21，从中心部321a连接 到两端部321b的峰321的形状相互对称；更为优选地，以一定的曲率半径弯曲而成。
一方面，本发明第三实施例的光学器件300可以使用于背光单元和液晶显示装 置。在这种情况下，优选地，在基膜310的上面形成第三微小光学图案。由此，在下部的光 源(未图示)产生的光透过基膜310，入射至第三微小光学图案，则对该入射光集光的同时 扩散向侧面。由此，不仅维持了亮度特性，还实现了宽视角。此时，考虑到液晶显示装置的 正面和侧面的亮度，可以适当地调节第三微小光学图案的尺寸、峰的曲率半径、图案的重复 以及密度等。在此，本发明实施例并不限于上述的结构，还可以在基膜310的上面和下面同时 形成第三微小光学图案。在这种情况下，被下面的第三微小光学图案集光并扩散的光，透过 基膜310之后，被上面的第三微小光学图案再次集光并扩散。依此，本发明第三实施例的光 学器件300适用于液晶显示装置的背光单元时，不仅可以适用如图所示的结构，还可以适 用上下对称的结构。这种本发明第三实施例的光学器件100，在液晶显示装置的背光单元中，可以用作 扩散板。例如这种光学器件300用作扩散板时，基膜310可以利用PET膜。图17为本发明第四实施例的光学器件的简要立体图。如图17所示，本发明第四实施例的光学器件400包括基膜410，具有透光性；第 三微小光学图案420，形成于该基膜410的一面；以及第四微小光学图案430，形成于基膜 410的另一面。本发明的基膜410为使入射光透过的材料，例如包括选自PC(P0Iycarbonate)、 PET (Polyester)、PE (Polyethylene)、PP (Polypropylene)、PMMA(Polymethly Methacrylate)的一个。本发明的多个第三微小光学图案420形成于基膜410的一面，具有预定高度的峰 421，其将入射至该基膜410的入射光集光并扩散。优选地，这种第三微小光学图案420在 基膜410的一面形成为一体。本发明第四实施例的基膜410和第三微小光学图案420结构以及作用，与图2至 图16中说明的本发明第三实施例的基膜310和第三微小光学图案的结构以及作用相同，因 此省略重复的说明。本发明的第四微小光学图案430形成于基膜410的另一面，所述另一面为形成有 第三微小光学图案420的一面的相反面。作为本发明的一实施例，第四微小光学图案430优 选为连续地形成有多个峰431和谷432的棱镜图案。S卩，例如第四微小光学图案430为 由多个峰431和谷432沿基膜410的长度方向相邻地连续排列的棱镜图案。即，实际上为 三角形状连续排列的棱镜图案。优选地，这种第四微小光学图案430在下部起到将入射的 光集光以向上部射出的功能。由此，提高了位于上部的液晶面板(未图示)上可视面整体 的亮度。对构成这种第四微小光学图案430的各个棱镜进行截面投影时，其截面可为选自 三角形、圆弧形、多角形的任一形状。图18为图17中沿H-H的立体图。如图18所示，对本发明第四实施例的第三微小光学图案420和第四微小光学图 案430进行截面投影时，实际上，其截面呈三角形状。此时，针对第三微小光学图案420的 情况，在这种三角形状的截面中，从峰411到椭圆形状422的线条A、线条B优选为曲线；针 对第四微小光学图案430的情况，从峰431到谷432的线条优选为直线。在附图中，作为一实施例，可以平行地形成第三微小光学图案420和第四微小光学图案430的各个峰421、峰 431 ；但是作为另一实施例，可以相互交叉地形成所述各个峰421、峰431。在此，优选地，在 液晶显示装置中为了通过提高侧面部(左右)的亮度以确保宽视角，第三微小光学图案420 的峰421在液晶显示装置中朝上下排列。135 一方面，本发明第三实施例的光学器件300可以使用于背光单元和液晶显示 装置。在这种情况下，优选地，在基膜310的上面形成第三微小光学图案。由此，在下部的 光源(未图示)产生的光透过基膜310，入射至第三微小光学图案，则对该入射光集光的同 时向侧面扩散。由此，不仅维持了亮度特性，还实现了宽视角。此时，，考虑到液晶显示装置 的正面和侧面的亮度，可以适当地调节第三微小光学图案的尺寸、峰的曲率半径、图案的重 复以及密度等。在此，本发明实施例并不限于上述的结构，还可以在基膜310的上面和下面同时 形成第三微小光学图案。在这种情况下，由下面的第三微小光学图案被集光并扩散的光，透 过基膜310之后，由上面的第三微小光学图案再次被集光并扩散。依此，本发明第三实施例 的光学器件300适用于液晶显示装置的背光单元时，不仅可以适用如图所示的结构，还可 以适用上下对称的结构。这种本发明第三实施例的光学器件100，在液晶显示装置的背光单元中，可以用作 扩散板。例如这种光学器件300用作扩散板时，基膜310可以利用PET膜。图17为本发明第四实施例的光学器件的简要立体图。如图17所示，本发明第四实施例的光学器件400包括基膜410，具有透光性；第 三微小光学图案420，形成于该基膜410的一面；以及第四微小光学图案430，形成于基膜 410的另一面。本发明的基膜410为使入射光透过光的材料，例如包括选自 PC (Polycarbonate)、PET (Polyester)、PE (Polyethylene)、PP (Polypropylene)、 PMMA(PolymethIy Methacrylate)的一y^0本发明的多个第三微小光学图案420形成于基膜410的一面，并使其具有预定高 度的峰421，将入射至该基膜410的入射光集光并扩散。优选地，这种第三微小光学图案420 在基膜410的一面形成为一体。本发明第四实施例的基膜410和第三微小光学图案420结构以及作用，与图2至 图16中说明的本发明第三实施例的基膜310和第三微小光学图案的结构以及作用相同，因 此省略重复的说明。本发明的第四微小光学图案430形成于基膜410的另一面，所述另一面为形成有 第三微小光学图案420的一面的反对面。作为本发明的一实施例，第四微小光学图案430优 选为连续地形成有多个峰431和谷432的棱镜图案。S卩，例如第四微小光学图案430为 由多个峰431和谷432沿基膜410的长度方向相邻地连续排列的棱镜图案。即，实际上三 角形状连续排列的棱镜图案。优选地，这种第四微小光学图案430在下部起到将入射的光 集光以向上部射出的功能。由此，在位于上部的液晶面板(未图示)整体可视面上，起到了 提高亮度的功能。对构成这种第四微小光学图案430的各个棱镜的截面投影时，其具有选 自三角形、圆弧形、多角形的任一形状。图18为图17中H-H的立体图。
如图18所示，对本发明第四实施例的第三微小光学图案420和第四微小光学图案 430截面投影时，实际上，其截面呈三角形状。此时，针对第三微小光学图案420的情况，在 这种三角形状的截面中，从峰411到椭圆形状422的线A、线B优选为曲线；针对第四微小光 学图案430的情况，从峰431到谷432的线优选为直线。在附图中，作为一实施例，可以平 行地形成第三微小光学图案420和第四微小光学图案430的各个峰421、峰431 ；但是作为 另一实施例，可以相互交叉地形成所述各个峰421、峰431。在此，优选地，在液晶显示装置 中为了通过提高侧面部(左右)的亮度以确保宽视角，第三微小光学图案420的峰421在 液晶显示装置中朝上下排列。一方面，本发明第四实施例的光学器件400可以适用于背光单元和液晶显示装 置。在这种情况下，优选地，第三微小光学图案420形成于基膜410的下面，第四微小光学 图案430形成于上面。由此，从下部的光源(未图示)产生的光，入射至下面的第三微小光 学图案420，则对该入射光进行集光并扩散，从而向基膜410射出；然后，透过基膜410，入射 至第四微小光学图案430 ；则将该入射光集光，以向上部射出。由此，不仅维持亮度特性，还 可以实现宽视角。在液晶显示装置中考虑到正面以及侧面的亮度特性，可以适当地调整第 三微小光学图案420的尺寸、密度、峰的曲率半径等。在此，本发明的实施例并不限于上述的结构，以基膜410为基准，可以在上面形成 第三微小光学图案420，并在下面形成第四微小光学图案430。在这种情况下，从下部入射 的入射光，被第四微小光学图案430集光，并向基膜410射出；通过基膜410射出的光，再次 被第三微小光学图案420集光并扩散。通过这种对光的扩散，可以确保侧面的宽视角。在液晶显示装置的背光单元中，这种本发明第四实施例的光学器件400可以用作 通常的棱镜片(prism sheet)。在这种情况下，基膜410可以利用PET膜。图19和图20为在现有的光学器件和本发明的光学器件中对光的射出路径仿真的 结果示意图。图19(a)为在现有的光学器件的侧面对光的路径仿真的结果，图19(b)为在本发 明实施例的光学器件的侧面对光的路径仿真的结果。如附图所示，由于现有的光学器件的 侧截面为直线，因此几乎没有对光进行扩散或集光的效果；本发明的光学器件的侧截面为 透镜形状，即以一定的曲率弯曲而成，从而可以产生对光的扩散和集光效果。并且，图20(a)为在现有的光学器件的立体图中对光的路径仿真的结果，图20(b) 为在本发明实施例的另一光学器件的立体图中对光的路径仿真的结果。如附图所示，针对 现有的光学器件的情况，在三角形棱镜中，仅产生集光效果；针对本发明的光学器件的情 况，不仅可以产生集光效果，同时还可以产生向侧面的扩散效果。通过这种仿真结果，本发明的光学器件可以实现向上方的集光以及向侧面的扩 散，因此在液晶显示装置中可以确保宽视角。图21为包括本发明一实施例的光学器件的液晶显示装置的部分简要示意图。如图21所示，本发明液晶显示装置700包括背光单元A和面板单元B。这种液 晶显示装置700包括导光板720和扩散板730，扩散并射出从光源710入射的光以及从反 射板711反射的光；一个以上的棱镜片740，对从扩散板730入射的入射光进行集光；反射 偏光膜750，选择并反射从棱镜片740入射的光；相位延迟层760，将透过反射偏光膜750的 圆偏光转换成线偏光；吸收型偏光膜770，使得通过相位延迟层760的光中的线偏光透过，并使得通过相位延迟层760的光中的50%的圆偏光透过、对剩余的光则进行吸收；以及液 晶面板780，用于显示画面。此时，利用本发明实施例的光学器件实现扩散板730或棱镜片740时，在扩散板 730和棱镜片740中的至少一面(例如下部面)，分别形成多个微小光学图案731、微小光 学图案743a、微小光学图案74北，从而集光并扩散光。并且，在本发明实施例中，对棱镜片 740的情况，可以具有在下部棱镜片741的上部层积上部棱镜片742的结构。图21作为图示的液晶显示装置的一实施例，在本发明的另一实施例中，可以以多 种形式实现扩散板730和棱镜片740。例如在图21中，针对扩散板730和棱镜片740，可 以在基膜的上面或两面，分别形成多个微小光学图案731、微小光学图案743a、微小光学图 案74 ，从而可以集光以及扩散光。依此，针对本发明，在背光单元中，光学器件可以以多种形状实现，尤其，通过在微 小光学图案集光并扩散入射光，从而不仅最大限度地维持了亮度特性，而且确保了侧面的 宽视角。上述的附图和本发明的详细说明仅仅是对本发明的实施例，其仅仅是以说明本发 明为目的而使用，并非以限定词义或者限定权利要求书记载的本发明的保护范围而使用。 因此，本领域的普通技术人员应当得知基于此可以进行多种变形或等同替换。进而，本发 明的真正的保护范围应由权利要求书记载的保护范围而定。工业实用性进来，在手机、TV、导航仪、各种监视器等显示装置中，液晶显示装置(IXD)的使用 越来越广泛，并且在未来也会成为趋势。尤其，随着显示装置的大型化，不仅是正面亮度，侧 面亮度同样成为了重要因素。进而，在使用于液晶显示装置的各种光学器件中，有关宽视角 的技术开发非常活跃。从这种侧面而言，使用于本发明的液晶显示装置的光学器件，维持了高亮度特性， 以低廉的费用提高了集光功能。基于上述理由，本发明的光学器件将会广泛应用于显示装置。
权利要求
1.一种光学器件，其特征在于，所述光学器件包括基膜，具有透光性；多个凸部，形成于所述基膜的至少一面，用于扩散入射光；以及第一微小光学图案，形成于各个凸部上，用于对入射光进行集光后射出。
2.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于，所述第一微小光学图案在凸部上的 至少一部分连续地形成有峰和谷。
3.根据权利要求1所述的光学器件，其特征在于，还包括第二微小光学图案，形成于所述基膜的另一面，用于对入射光进行集光和/或扩散。
4.根据权利要求3所述的光学器件，其特征在于，所述第二微小光学图案具有连续的 峰和谷。
5.根据权利要求4所述的光学器件，其特征在于，所述第一微小光学图案和所述第二 微小光学图案的各个峰和谷相互平行排列而成。
6.根据权利要求4所述的光学器件，其特征在于，所述第一微小光学图案和所述第二 微小光学图案的各个峰和谷以预定的倾斜角排列而成。
7.根据权利要求1或3所述的光学器件，其特征在于，所述凸部的直径为50 100μ m。
8.根据权利要求1或3所述的光学器件，其特征在于，所述凸部为具有长轴和短轴的形 状，长轴长度为50 100 μ m,短轴长度为1 100 μ m。
9.根据权利要求1或3所述的光学器件，其特征在于，所述凸部的高度为10 40μ m。
10.根据权利要求1或3所述的光学器件，其特征在于，所述凸部之间的间隔为50 150 μ m0
11.根据权利要求1或3所述的光学器件，其特征在于，在所述多个凸部中，至少有一些 凸部的高度不同。
12.根据权利要求1或3所述的光学器件，其特征在于，所述第一微小光学图案的峰的 高度为5 30 μ m。
13.根据权利要求1或3所述的光学器件，其特征在于，所述第一微小光学图案的峰的 宽度为10 30μπι。
14.根据权利要求1或3所述的光学器件，其特征在于，所述第一微小光学图案的峰的 高度不同。
15.根据权利要求1或3所述的光学器件，其特征在于，所述第一微小光学图案形成于 各凸部的中心部。
16.根据权利要求1或2所述的光学器件，其特征在于，在所述凸部中，未形成有所述第 一微小光学图案的剩余部分以一定的曲率弯曲而成。
17.—种包括根据权利要求1至16任一权利要求所述的光学器件的背光单元。
18.—种包括根据权利要求17所述的背光单元的液晶显示装置。
19.一种光学器件，其特征在于，所述光学器件包括基膜，具有透光性；以及多个第三微小光学图案，形成于所述基膜的至少一面，用于对入射光进行集光和扩散；其中，各个所述第三微小光学图案在与所述基膜的表面接合的部分呈具有长轴和短轴的形状；所述第三微小光学图案的峰的高度沿所述形状的长轴方向从中心部向两端部逐渐 降低。
20.根据权利要求19所述的光学器件，其特征在于，所述基膜的一面形成有多个第三 微小光学图案；所述基膜的另一面形成有第四微小光学图案，用于集光和/或扩散入射光。
21.根据权利要求20所述的光学器件，其特征在于，所述第四微小光学图案具有连续 的峰和谷。
22.根据权利要求21所述的光学器件，其特征在于，所述第三微小光学图案和所述第 四微小光学图案的相应峰以预定的倾斜角排列而成。
23.根据权利要求19或20所述的光学器件，其特征在于，所述第三微小光学图案的峰 沿所述椭圆形状的长轴、以一定的曲率半径弯曲而成。
24.根据权利要求19或20所述的光学器件，其特征在于，所述第三微小光学图案的峰 的中心部高度为0. 2 200 μ m。
25.根据权利要求19或20所述的光学器件，其特征在于，形成所述第三微小光学图案 的形状的长轴和短轴的长度分别为1 5000 μ m以及1 100 μ m。
26.根据权利要求19或20所述的光学器件，其特征在于，所述第三微小光学图案之间 的间隔为1 5000 μ m。
27.根据权利要求19或20所述的光学器件，其特征在于，所述第三微小光学图案以矩 阵形态排列而成。
28.根据权利要求19或20所述的光学器件，其特征在于，所述第三微小光学图案相互 交错地排列而成。
29.—种包括权利要求19至观中任一权利要求所述的光学器件的背光单元。
30.一种包括权利要求四所述的背光单元的液晶显示装置。
全文摘要
本发明涉及一种在液晶显示装置中最大限度地维持亮度特性、提高集光效果、并且具有宽视角的光学器件、以及包括这种光学器件的背光单元及液晶显示装置。为此，本发明的光学器件，包括基膜，具有透光性；多个凸部，形成于所述基膜的至少一面；以及第一微小光学图案，在所述凸部上的一部分上连续形成为峰和谷。另一方面，本发明还提供了一种光学器件，包括基膜，具有透光性；以及多个第三微小光学图案，形成于所述基膜的至少一面，其中，各个所述第三微小光学图案，在与所述基膜的表面接合的部分呈具有长轴和短轴的形状；所述第三微小光学图案的峰高，沿所述形状的长轴方向，从其中心部向两端部逐渐降低。
文档编号G02B5/02GK102066991SQ200980121599
公开日2011年5月18日 申请日期2009年6月9日 优先权日2008年6月9日
发明者安正爱, 朴晸浩, 都永洙, 金度润 申请人:株式会社Lms