DE102008023386B4

DE102008023386B4 - Optische Multifunktionslage und Flüssigkristalldisplay mit dieser

Info

Publication number: DE102008023386B4
Application number: DE102008023386.2A
Authority: DE
Inventors: Young-Hun JEONG; Hyeuk-Chan KWON; Man-Hoan Lee
Original assignee: LG Display Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2007-05-14
Filing date: 2008-05-13
Publication date: 2020-09-24
Anticipated expiration: 2028-05-14
Also published as: TW200846774A; KR101351886B1; TWI519856B; DE102008023386A1; US20080284943A1; US8045092B2; CN101308282A; KR20080100662A; CN101308282B

Abstract

Optische Multifunktionslage (120) einer Hinterleuchtungseinheit (150) für ein Flüssigkristalldisplay, mit:- einem Substrat zum Streuen von einfallendem Licht;- einer Lichtkonzentrierschicht (127) auf dem Substrat, mit mehreren Mustern (127a), wie einander abwechselnde Berge und Täler; und- einer Reflexionsschicht (125) mit Reflexionsmustern (125a) zwischen dem Substrat (121, 123; 221) und der Lichtkonzentrierschicht (127), die den Tälern entsprechen, wobei das Substrat eine Trägerplatte (121) und eine Streuschicht (123) mit Trübungswerten im Bereich von 40% bis 80% an der Unterseite derselben, entgegengesetzt zur Oberseite derselben, an der die Lichtkonzentrierschicht (127) angeordnet ist, aufweist, und wobei die Reflexionsschicht (125) ein transparentes Isoliermaterial (125b) in einem Abschnitt zwischen benachbarten Reflexionsmustern (125a) umfasst und wobei ein Aperturverhältnis aufgrund der Reflexionsmuster (125a) im Bereich von 30% bis 40% liegt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Flüssigkristalldisplay, genauer gesagt, eine optische Multifunktionslage für ein Flüssigkristalldisplay.
Erörterung der einschlägigen Technik
Entsprechend der schnellen Entwicklung der Informationstechnologie wurden Flachtafeldisplays (FPDs), wie Flüssigkristalldisplays (LCDs), Plasmadisplaytafeln (PDPs), Elektrolumineszenzdisplays (ELDs) und Feldemissionsdisplays (FEDs) entwickelt, und sie haben Kathodenstrahlröhren (CRTs) ersetzt.
Unter diesen Bauteilen werden Flüssigkristalldisplays (LCDs) auf Grund der hervorragenden bewegten Bilder und des hohen Kontrastverhältnisses mit der größten Verbreitung für Monitore von Notebookcomputern, Monitore von PCs sowie Fernseher verwendet.
Übrigens benötigen LCDs eine zusätzliche Lichtquelle, da sie selbst nicht leuchten. Daher wird an der Rückseite einer Flüssigkristall(LC)tafel eine Hinterleuchtungseinheit angeordnet, die Licht in die LC-Tafel emittiert, wodurch erkennbare Bilder angezeigt werden können. Hinterleuchtungseinheiten enthalten als Lichtquelle Kaltkathode-Leuchtstofflampen (CCFLs), Leuchtstofflampen mit externer Elektrode (EEFLs) oder Leuchtdioden (LEDs).
Hinterleuchtungseinheiten werden abhängig von der Position einer Lichtquelle in Bezug auf eine Anzeigetafel in solche vom Kantentyp und solche vom direkten Typ unterteilt. Bei einer Hinterleuchtungseinheit vom Kantentyp ist ein Paar von Lampen an einer Seite oder jeder von zwei Seiten einer Lichtleittafel der Hinterleuchtungseinheit angeordnet. Bei Hinterleuchtungseinheiten vom direkten Typ sind mehrere Lampen direkt unter einer Anzeigetafel angeordnet. Die 1 ist eine Schnittansicht eines Flüssigkristalldisplays (LCD) mit einer Hinterleuchtungseinheit vom direkten Typ gemäß der einschlägigen Technik. In der 1 verfügt ein LCD gemäß der einschlägigen Technik über eine Flüssigkristalltafel 10, eine Hinterleuchtungseinheit 50, eine Trägerhaupteinheit 60, eine obere Abdeckung 70 und einen Abdeckungsboden 80. Die Flüssigkristalltafel 10 verfügt über ein oberes und ein unteres Substrat 13 und 15. An einer Seite der Flüssigkristalltafel 10 ist eine gedruckte Leiterplatte (nicht dargestellt) angebracht. Die Trägerhaupteinheit 60 umgibt Seitenflächen der Flüssigkristalltafel 10 und der Hinterleuchtungseinheit 50. Die obere Abdeckung 70 bedeckt Ränder der Vorderseite der Flüssigkristalltafel 10, und der Abdeckungsboden 80 bedeckt die Rückseite der Hinterleuchtungseinheit 50. Die obere Abdeckung 70 und der Abdeckungsboden 80 sind mit der Trägerhaupteinheit 60 kombiniert, um einen integrierten Körper zu bilden.
Die Hinterleuchtungseinheit 50 verfügt über eine Reflexionslage 40, mehrere Lampen 30, eine Streuplatte 22 und mehrere optische Lagen 20. Die mehreren Lampen 30 sind über der Reflexionslage 40 angeordnet, und die Streuplatte 22 und die mehreren optischen Lagen 20 sind sequenziell über den mehreren Lampen 30 angeordnet.
Zu den mehreren optischen Lagen 20 gehören eine Streulage (nicht dargestellt) und mindestens eine Lichtkonzentrierlage (nicht dargestellt). Die mehreren optischen Lagen 20 werden unter Bezugnahme auf die 2 detaillierter beschrieben.
Die 2 ist eine Ansicht zum schematischen Veranschaulichen der Streuplatte und der mehreren optischen Lagen der 1. In der 2 sind die mehreren optischen Lagen 20, d.h. eine Streulage 24 und eine Lichtkonzentrierlage 26, sequenziell über der Streuplatte 22 angeordnet.
Die Streuplatte 22 kann aus einem transparenten Acrylharz, Polymethylmethacrylat (PMMA) oder thermoplastischem Polyethylenterephthalat (PET), das unregelmäßige Teilchen enthält, bestehen, und sie kann verschiedene Trübungseigenschaften zeigen. Die Streuplatte 22 sorgt dafür, dass von den mehreren Lampen 30 der 1 emittiertes Licht zur Flüssigkristalltafel 10 der 1 läuft, und sie streut Licht in solcher Weise, dass es innerhalb eines Bereichs relativ großer Winkel auf die Flüssigkristalltafel 10 der 1 fallen kann.
Die Streulage 24 über der Streuplatte 22 besteht im Wesentlichen aus einem Trägerfilm aus PET sowie Acrylharzschichten zu den beiden Seiten desselben, die ein Lichtstreumaterial wie Kugeln enthalten. Die Streulage 24 streut Licht von der Streuplatte 22 in solcher Weise, dass kein Überlagerungsabschnitt auf Grund teilweise zentralisiertem Licht vorliegt, und die Streulage 24 steuert die Lichtrichtung in solcher Weise, dass Licht zur Lichtkonzentrierlage 26 laufen kann.
Die Lichtkonzentrierlage 26 verfügt über einen Trägerfilm aus PET sowie Prismenmuster 28. Die Prismenmuster 28 sind an der Oberseite des Trägerfilms regelmäßig angeordnet. Die Prismenmuster 28 sorgen im Wesentlichen für eine Reflexion und Konzentration von Licht.
Die 3 ist eine Ansicht zum Veranschaulichen von Pfaden von Licht, das durch die Lichtkonzentrierlage der 2 läuft.
In der 3 zeigt auf die Lichtkonzentrierlage 26 fallendes Licht einen Winkel von ungefähr 5 Grad in Bezug auf die Normale auf ihrer Unterseite. Auf einen Lichtkonzentrierbereich A fallendes Licht wird durch die Prismenmuster 28 gebrochen und zur Flüssigkristalltafel 10 der 1 hin konzentriert, um dadurch für eine Erhöhung der Helligkeit zu sorgen. Auf einen Totalreflexionsbereich B fallendes Licht wird zur Unterseite der Prismenmuster 28 reflektiert.
Das reflektierte Licht wird durch die Reflexionslage 40 erneut reflektiert, und dann wird es wieder an die Lichtkonzentrierlage 26 geliefert. Daher ist der Lichtverlust minimiert.
Jedoch existiert, zusätzlich zur Konzentration und Reflexion von Licht in der Lichtkonzentrierlage 26, ein Lichtverlust auf Grund von Seitenkeulen. Dies verringert die Lichteffizienz und verschlechtert die Betrachtungswinkeleigenschaften.
Genauer gesagt, bedeutet, in dieser Figur, ein mit C gekennzeichneter Bereich ein Bereich, in dem Seitenkeulen auftreten, wobei dieser Bereich C als Seitenkeulenbereich bezeichnet wird. Auf den Seitenkeulenbereich C fallendes Licht wird an der Oberfläche der Prismenmuster 28 in einer überflüssigen Richtung gebrochen, also nicht zur Flüssigkristalltafel 10 der 1, und es wird vergeudet. Daher existiert im Seitenkeulenbereich C ein Lichtverlust.
Die 4 und 5 sind Kurvenbilder zum jeweiligen Veranschaulichen der Verteilungen der Helligkeit und des Lichts über Betrachtungswinkeln bei einer Hinterleuchtungseinheit mit einer Lichtkonzentrierlage gemäß der einschlägigen Technik, wie sie in der 3 dargestellt ist. In den 4 und 5 existieren zu beiden Seiten in Bezug auf ein Zentrum O helle Gebiete, die Seitenkeulenbereiche C sind.
US 2006/0209562 A1 beschreibt eine optische Multifunktionslage einer Hintergrundbeleuchtungseinheit für ein Flüssigkristalldisplay mit einer Trägerplatte, auf dessen Oberseite eine Lichtkonzentrierschicht mit einer Vielzahl von Zylinderlinsen vorgesehen ist. Auf der Unterseite der Trägerplatte ist eine Lichtstreuschicht vorgesehen. Zwischen der Lichtkonzentrierschicht und der Trägerschicht sind Reflektionsmuster entsprechend den Tälern der Zylinderlinsen angeordnet.
WO 2006/080530 A1 zeigt eine weitere optische Multifunktionslage einer Hintergrundbeleuchtungseinheit für ein Flüssigkristalldisplay, die eine Lichtstreuschicht aufweist, auf deren Oberseite eine Klebeschicht vorgesehen ist, die eine Lichtreflektionsschicht mit Öffnungen trägt. Auf der Lichtreflektionsschicht ist eine Lichtkonzentrierschicht aufgebracht, deren von der Reflektionsschicht abgewandte Oberseite als zueinander parallele Zylinderlinsen ausgebildet ist.
DE 10 2005 061 307 A1 zeigt eine Prismenlage für eine Hintergrundbeleuchtungseinheit bekannt, die einen Kondensorfilm aufweist, dessen Oberseite eine Lichtkonzentrierschicht mit mehreren parallel zueinander laufenden Prismen aufweist, die einander abwechselnde Berge und Täler darstellen. Den Tälern sind Reflektionsmuster zugeordnet. Eine Streuschicht ist bei dieser Prismenlage selbst nicht vorgesehen. Vielmehr wird bei dem Einsatz dieser bekannten Prismenlage zwischen einem Lichtleiter der Hintergrundbeleuchtungseinheit und der Prismenlage eine Streuplatte angeordnet.
US 2003/0072080 A1 beschreibt ein Flüssigkristalldisplay mit einer Hintergrundbeleuchtungseinheit, und einer Flüssigkristallwaffel sowie einer optischen Multifunktionslage, die auf der Flüssigkristalltafel auf der der Hintergrundbeleuchtungseinheit abgewandten Seite angeordnet ist.
DE 10 2005 044 844 A1 betrifft eine Flüssigkristallanzeige (LCD)-Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen derselben.
KR 10 2006 0 102 360 A zeigt eine optische Folie, die vorgesehen ist, um den Kontrast zu verbessern und eine hohe Helligkeit zu erreichen, indem die Konzentrationseffizienz des von einer Lampe ausgestrahlten Lichts verbessert wird.
JP H05-173134 A ) beschreibt eine Abdunklungslage, die eine Lichtdiffusionsschicht und eine Lichtwandlungsschicht umfasst. Eine fluoreszierende Lampe ist an einer Seitenfläche eines Lichtleiters 6 mit einem Punktmuster angeordnet.
US 5 598 280 A beschreibt eine Linsenlage, die aus einer Gruppe mit zylindrischen Einheitslinsen besteht. Eine Gruppe von Vorsprüngen ist auf der Rückseite der Linsenlage angeordnet.
Um dieses Problem zu lösen, kann über der Lichtkonzentrierlage ferner eine polarisierende Reflexionslage oder eine Streulage zum Rückgewinnen von Licht angeordnet werden, und die Seitenkeulen können verkleinert oder beseitigt werden, um dadurch die Lichteffizienz und die Betrachtungswinkeleigenschaften zu verbessern. Dies erhöht jedoch die Anzahl der optischen Lagen sowie die Verarbeitungszeit für ein Flüssigkristalldisplaymodul. Demgemäß sind Prozesseffizienzen verringert und Kosten erhöht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die oben genannte technische Aufgabe wird durch die Gegenstände des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Demgemäß ist die Erfindung auf eine optische Multifunktionslage und ein Flüssigkristalldisplay mit dieser gerichtet, die im Wesentlichen eine oder mehrere der Probleme auf Grund von Einschränkungen und Nachteilen bei der einschlägigen Technik vermeiden.
Ein Vorteil der Erfindung besteht im Bereitstellen einer optischen Multifunktionslage und eines Flüssigkristalldisplays mit dieser, die Seitenkeulen einer Hinterleuchtungseinheit beseitigen und die Lichteffizienz und Betrachtungswinkeleigenschaften verbessern, um dadurch Bilder mit gleichmäßiger Helligkeit und hoher Qualität anzeigen.
Ein anderer Vorteil der Erfindung besteht im Bereitstellen einer optischen Multifunktionslage und eines Flüssigkristalldisplays mit dieser, die die Prozesseffizienz auf Grund einer Vereinfachung von Herstellprozessen verbessern und die Herstellkosten senken.
Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung dargelegt, und sie werden teilweise aus der Beschreibung ersichtlich, oder sie ergeben sich beim Ausüben der Erfindung. Diese und andere Vorteile der Erfindung werden durch die Struktur realisiert und erzielt, wie sie in der schriftlichen Beschreibung und den zugehörigen Ansprüchen sowie den beigefügten Zeichnungen speziell dargelegt ist.
Um diese und andere Vorteile zu erreichen, und gemäß dem Zweck von Ausführungsformen der Erfindung, wie sie realisiert wurde und umfassend beschrieben wird, verfügt eine optische Multifunktionslage für ein Flüssigkristalldisplay über ein Substrat zum Streuen von einfallendem Licht, eine Lichtkonzentrierschicht auf dem Substrat, die mehrere Muster in solcher Weise enthält, dass Berge und Täler einander abwechseln, sowie den Tälern entsprechende Reflexionsmuster zwischen dem Substrat und der Lichtkonzentrierschicht.
Gemäß einer anderen Erscheinungsform verfügt ein Flüssigkristalldisplay über eine Flüssigkristalltafel, eine optische Multifunktionslage unter der Flüssigkristalltafel, wobei diese optische Multifunktionslage eine Lichtstreueinrichtung enthält, eine Lichtkonzentriereinrichtung mit einander abwechselnden Bergen und Tälern, sowie den Tälern entsprechende Reflexionsmuster, mindestens eine Lampe unter der optischen Multifunktionslage, und eine Reflexionslage unter der mindestens einen Lampe.
Es ist zu beachten, dass sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung beispielhaft und erläuternd sind und dazu vorgesehen sind, für eine weitere Erläuterung der beanspruchten Erfindung zu sorgen.
Figurenliste
Die beigefügten Zeichnungen, die enthalten sind, um für ein weiteres Verständnis der Erfindung zu sorgen, und die in diese Beschreibung eingeschlossen sind und einen Teil derselben bilden, veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung, und sie dienen gemeinsame mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern.
In den Zeichnungen ist Folgendes dargestellt:

1 ist eine Schnittansicht eines Flüssigkristalldisplays (LCD) mit einer Hinterleuchtungseinheit vom direkten Typ gemäß der einschlägigen Technik;
2 ist eine Ansicht, die schematisch die Streuplatte und die mehreren optischen Lagen in der 1 zeigt;
3 ist eine Ansicht zum Veranschaulichen von Pfaden von Licht, das durch die Lichtkonzentrierlage der 2 läuft;
4 und 5 sind Kurvenbilder zum jeweiligen Veranschaulichen von Verteilungen der Helligkeit und von Licht über Betrachtungswinkeln bei einer Hinterleuchtungseinheit mit einer Lichtkonzentrierlage gemäß der einschlägigen Technik, wie sie in der 3 dargestellt ist;
6 ist eine perspektivische Ansicht eines LCD-Moduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
7 ist eine Schnittansicht, die schematisch die Struktur einer optischen Multifunktionslage gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
8 ist eine Ansicht, die schematisch Pfade von Licht veranschaulicht, das durch die optische Multifunktionslage der 7 läuft;
9 und 10 sind Kurvenbilder zum jeweiligen Veranschaulichen der Verteilungen der Helligkeit und von Licht über Betrachtungswinkeln bei einer Hinterleuchtungseinheit, die die oben genannte optische Multifunktionslage enthält;
11 ist eine Schnittansicht, die schematisch eine optische Multifunktionslage und eine Lichtkonzentrierlage gemäß der Erfindung veranschaulicht;
12 ist ein Kurvenbild zum Veranschaulichen der Verteilung der Helligkeit über Betrachtungswinkeln bei einer Hinterleuchtungseinheit, die die optische Multifunktionslage und die Lichtkonzentrierlage der 11 enthält;
13 ist ein Kurvenbild zum Veranschaulichen von Verteilungen der Helligkeit über Betrachtungswinkeln bei Hinterleuchtungseinheiten gemäß der Erfindung;
14 ist eine Schnittansicht, die schematisch eine andere Struktur einer optischen Multifunktionslage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
15 ist eine Schnittansicht, die zum besseren Verständnis des Hintergrunds der Erfindung schematisch die Struktur einer optischen Multifunktionslage veranschaulicht; und
16 ist eine Schnittansicht, die zum besseren Verständnis des Hintergrunds der Erfindung schematisch eine andere Struktur einer optischen Multifunktionslage veranschaulicht.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nun wird detailliert auf Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, zu denen in den beigefügten Zeichnungen Beispiele veranschaulicht sind.
Die 6 ist eine perspektivische Ansicht eines LCD-Moduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In der 6 enthält ein LCD-Modul eine Flüssigkristalltafel 110, eine Hinterleuchtungseinheit 150, eine Trägerhaupteinheit 160, eine obere Abdeckung 170 und einen Abdeckungsboden 180.
Die Flüssigkristalltafel 110 zeigt Bilder an. Die Flüssigkristalltafel 110 verfügt über ein erstes und ein zweites Silicidschicht 113 und 115, die einander zugewandt sind und aneinander befestigt sind, während zwischen ihnen eine Flüssigkristallschicht eingefügt ist. An benachbarten Seiten der Flüssigkristalltafel 110 sind über beispielsweise flexible gedruckte Leiterplatten 116 jeweils gedruckte Leiterplatten 117a bzw. 117b für eine Source und ein Gate angebracht. Die gedruckten Leiterplatten 117a und 117b für eine Source und ein Gate werden während eines Modulprozesses zu einer Seitenfläche oder der Rückseite des Abdeckungsbodens 180 gebogen. Die gedruckte Leiterplatte 117b für ein Gate versorgt Gateleitungen mit Scansignalen zum Ein-/Ausschalten von Dünnschichttransistoren (nicht dargestellt), und die gedruckte Leiterplatte 117a für eine Source versorgt Datenleitungen mit Bildsignalen für jeden Rahmen.
Die Hinterleuchtungseinheit 150 ist unter der Flüssigkristalltafel 110 angeordnet, und die Trägerhaupteinheit 160 mit rechteckigem Rahmen befindet sich am Rand der Hinterleuchtungseinheit 150 und der Flüssigkristalltafel 110. Die obere Abdeckung 170 bedeckt Ränder der Vorderseite der Flüssigkristalltafel 110, und der Abdeckungsboden 180 bedeckt die Rückseite der Hinterleuchtungseinheit 150. Die obere Abdeckung 170 und der Abdeckungsboden 180 sind mit der Trägerhaupteinheit 160 kombiniert.
Die Hinterleuchtungseinheit 150 enthält eine Reflexionslage 140, mehrere Lampen 130 über derselben, und eine optische Multifunktionslage 120 über den Lampen 130. Die Lampen 130 sind durch ein Paar seitlicher Halter 132 befestigt, die mit dem Abdeckungsboden 180 kombiniert sind.
Obwohl es in der Figur nicht dargestellt ist, kann die Hinterleuchtungseinheit 150 ferner über Lampenführungen (nicht dargestellt) verfügen. Die Lampenführungen verhindern, dass die optische Multifunktionslage 120 herunterhängt, um dadurch den Abstand zwischen den Lampen 130 und derselben gleichmäßig zu halten und zu verhindern, dass die Lampen 130 auf Grund von Schlägen durch außen gestoßen oder zerstört werden.
Licht wird von den Lampen 130 emittiert, und es tritt in die optische Multifunktionslage 120 ein. Während das Licht durch die optische Multifunktionslage 120 läuft, wird es zu einer gleichmäßigen, ebenen Lichtquelle gewandelt. Die ebene Lichtquelle ist für die Flüssigkristalltafel 110 vorhanden, wodurch diese Bilder anzeigt.
In der Hinterleuchtungseinheit 150 mit der optischen Multifunktionslage 120 existiert keine Seitenkeule. Dies, da Seitenkeulen des emittierten Lichts durch die optimierte optische Multifunktionslage 120 beseitigt werden, wodurch die Effizienz beim Konzentrieren von Licht sowie die Helligkeit an der Vorderseite erhöht sind.
Die 7 ist eine Schnittansicht, die schematisch die Struktur einer optischen Multifunktionslage gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
In der 7 verfügt eine optische Multifunktionslage 120 über eine Trägerplatte 121, eine Streuschicht 123 zum Streuen von Licht, wie es von den Lampen 130 in der 6 emittiert wird, eine Lichtkonzentrierschicht 127 zum Konzentrieren des durch die Streuschicht 123 gestreuten Lichts zur Flüssigkristalltafel 110 der 6, und eine Reflexionsschicht 125 zum Rückgewinnen eines Teils des Lichts.
Die Trägerplatte 121 enthält ein transparentes Material. Die Streuschicht 123 ist an der Unterseite der Trägerplatte 121 ausgebildet. Die Streuschicht 123 verfügt abhängig von der Lichtgleichmäßigkeit über verschiedene Trübungseigenschaften. Hierbei ist Trübung ein Effekt, gemäß dem dann, wenn Licht durch einen transparenten Film läuft, dasselbe durch ein Material des Films gestreut wird, zusätzlich zu Reflexion oder Absorption, wobei die Klarheit des Films nach außen verdeckt ist. Trübungswerte werden durch die folgende Gleichung 1 bestimmt. $\begin{array}{l} Trübungswert (%) = ((gesamte hindurch gestrahlte Lichtmenge von gerade hindurch lau - \\ fendem Licht) / hindurch gestrahlte Menge von gestreuten Lichtstrahlen) \times 100 \end{array}$
Durch Steuern der Trübungswerte können Erwartungswerte für die Helligkeit und Betrachtungswinkel erhalten werden. Wenn der Trübungswert kleiner als 30% ist, ist die Lichtstreuung verringert, und so sind Betrachtungswinkel eingeengt. Wenn der Trübungswert mehr als 90% beträgt, ist die Lichttransmission verringert, und so ist die Helligkeit verringert.
Daher verfügt die Streuschicht 123 wünschenswerterweise über Trübungswerte im Bereich von 40% bis 80%, so dass die Lichtstreuung und die Lichttransmission gleichmäßig sind.
Um die oben genannten Trübungswerte zu erhalten, kann die Streuschicht 123 eine Lichtstreueinrichtung wie Kugeln 123a enthalten. Alternativ kann die Streuschicht 123 an ihrer Unterseite feine Muster (nicht dargestellt), ohne die Kugeln 123a, enthalten.
Die Streuschicht 123 kann aus einem Acrylharzmaterial hergestellt werden, das die Kugeln 123a enthält. Die Kugeln 123a streuen auf die Streuschicht 123 fallendes Licht, und sie verhindern eine Teilkonzentration von Licht.
Eine Streuschicht 123 ohne Kugeln 123a steuert die Streuwinkel von Licht abhängig von den Formen der feinen Muster (nicht dargestellt). Die feinen Muster können beispielsweise elliptische oder Polygonmuster sein. Die feinen Muster können Hologrammmuster sein, und sie beugen Licht auf Grund von Interferenzmustern in einer Richtung asymmetrisch zur Einfallsrichtung, wodurch konzentriertes Licht entlang mehreren schrägen Winkeln gestreut werden kann.
Auf diese Weise wird Licht gestreut, und es wird verhindert, dass es teilweise konzentriert wird.
Außerdem ist die Lichtkonzentrierschicht 127 an der Oberseite der Trägerplatte 121 ausgebildet, entgegengesetzt zur Unterseite der Trägerplatte 121, wo die Streuschicht 123 ausgebildet ist. Die Lichtkonzentrierschicht 127 enthält kuppelförmige Rasterlinsenmuster 127a, die parallel in Linien angeordnet sind, um Licht zu konzentrieren. Die Rasterlinsenmuster 127a sind parallel zueinander angeordnet, und Berge und Täler wechseln einander ab.
Die Reflexionsschicht 125 ist zwischen der Trägerplatte 121 und der Lichtkonzentrierschicht 127, genauer gesagt, den Rasterlinsenmustern 127a, ausgebildet. Die Reflexionsschicht 125 enthält Reflexionsmuster 125a, die den Tälern zwischen den Rasterlinsenmustern 127a an der Oberseite der Trägerplatte 121 entsprechen. Die Reflexionsschicht 125 kann aus Titanoxid (TiO₂) oder Magnesiumoxid (MgO) bestehen, und sie kann über Bandform verfügen. Ein Abschnitt zwischen den Reflexionsmustern 125a kann aus einem transparenten Einschlussmaterial 125b bestehen.
Hierbei kann auf die optische Multifunktionslage 120 fallendes Licht einen Winkel von ungefähr 5 Grad in Bezug auf die Normale auf der Unterseite der Lichtkonzentrierschicht 127 aufweisen. Auf Grund der Lichteigenschaften können abhängig von optischen Pfaden des Lichts ein Lichtkonzentrierbereich L, ein Totalreflexionsbereich M und ein Sperrreflexionsbereich N definiert werden.
Wie es in der 8 dargestellt ist, fällt durch die Streuschicht 123 fallendes Licht auf den Lichtkonzentrierbereich L und wird durch die Rasterlinsenmuster 127a in solcher Weise konzentriert, dass das durch diese fallende Licht einen Winkel von ungefähr 60 Grad bis ungefähr 90 Grad in Bezug auf die Unterseite der Lichtkonzentrierschicht 127 aufweist, wodurch die Helligkeit erhöht wird. Auf den Totalreflexionsbereich M fallendes Licht wird an Flächen der Rasterlinsenmuster 127a gebrochen und zur Einfallsrichtung reflektiert. Das reflektierte Licht wird durch die Reflexionslage 140 der 6 erneut reflektiert und rückgewonnen, wodurch ein Lichtverlust minimiert wird.
Auf den Sperrreflexionsbereich N fallendes Licht läuft nicht durch die Reflexionsmuster 125a, sondern es wird zur Einfallsrichtung reflektiert. Ähnlich wie im Totalreflexionsbereich M wird durch die Reflexionsmuster 125a reflektiertes Licht durch die Reflexionslage 140 der 6 erneut zur Flüssigkristalltafel 110 der 6 reflektiert und rückgewonnen, um dadurch einen Lichtverlust zu minimieren.
Auf diese Weise enthält die optische Multifunktionslage 120 gemäß der Erfindung den Sperrreflexionsbereich an Stelle des Seitenkeulenbereichs bei der einschlägigen Technik. Die optische Multifunktionslage 120 sorgt dafür, dass Licht, das bei der einschlägigen Technik in einer unnötigen Richtung gebrochen wird und vergeudet wird, durch die Reflexionslage 140 der 6 erneut reflektiert wird, und es sind Seitenkeulen verhindert.
Bei der Erfindung ist die optische Multifunktionslage 120 über den Lampen 130 der 6 in solcher Weise angeordnet, dass die Streuschicht 123 derselben benachbart zu den Lampen 130 der 6 liegt. Die Seitenkeulen sind verhindert, und es ist eine gleichmäßige Helligkeit erzielt.
Indessen hängen die Breiten und die Dicken der Reflexionsmuster 125a der Reflexionsschicht 125 von der Dicke oder dem Brechungsindex der Lichtkonzentrierschicht 127 ab, oder sie hängen von Winkeln von Transmissionslicht ab. Das Aperturverhältnis der optischen Multifunktionslage 120 auf Grund der Reflexionsmuster 125a kann, günstigerweise, im Bereich von ungefähr 30% bis ungefähr 70% liegen.
Um größere Betrachtungswinkel zu erzielen, kann das Aperturverhältnis auf Grund der Reflexionsmuster 125a im Bereich von ungefähr 45% bis ungefähr 70% liegen. Alternativ kann, um an der Vorderseite eine höhere Helligkeit zu erzielen, das Aperturverhältnis auf Grund der Reflexionsmuster 125a im Bereich von ungefähr 30% bis ungefähr 40% liegen.
Die 9 und 10 sind Kurvenbilder zum jeweiligen Veranschaulichen der Verteilung der Helligkeit und des Lichts über Betrachtungswinkel bei einer Hinterleuchtungseinheit mit der oben genannten optischen Multifunktionslage. Wie es in den Figuren dargestellt ist, sind im Sperrreflexionsbereich N Seitenkeulen der Hinterleuchtungseinheit, die die Lichtkonzentrierlage 26 der 2 gemäß der einschlägigen Technik enthält, beseitigt.
Hierbei können an Stelle der Rasterlinsenmuster 127a Prismenmuster mit einem Vertikalwinkel von 90 Grad verwendet werden.
Indessen kann, wie es in der 11 dargestellt ist, über der optischen Multifunktionslage 120 ferner eine Lichtkonzentrierlage 129 angeordnet sein. Die Lichtkonzentrierlage 129 kann über Rasterlinsenmuster oder Prismenmuster verfügen. Beispielsweise kann die Lichtkonzentrierlage 129 Rasterlinsenmuster enthalten, die die Rasterlinsenmuster 127a der optischen Multifunktionslage 120 schneiden können.
Die 12 ist ein Kurvenbild zum Veranschaulichen der Verteilung der Helligkeit über Betrachtungswinkeln bei einer Hinterleuchtungseinheit, die die optische Multifunktionslage und die Lichtkonzentrierlage der 11 enthält.
Wenn in der 12 die Lichtkonzentrierlage 129 ferner über der optischen Multifunktionslage 120 angeordnet ist, ist die Helligkeit gleichmäßiger, und Licht wird effektiver konzentriert.
Über der optischen Multifunktionslage 120 kann ferner eine Streulage (nicht dargestellt) angeordnet sein. In diesem Fall kann ein Moire-Effket, wie er auf Grund der Anordnungen der Rasterlinsenmuster 127a auftreten kann, kontrolliert werden, und es kann eine gleichmäßigere ebene Lichtquelle erhalten werden.
Alternativ können, abhängig vom Zweck, die Streuschicht 123, die Lichtkonzentrierschicht 127 und die Reflexionsschicht 125 der optischen Multifunktionslage 120 so kontrolliert werden, dass sie über vorbestimmte Trübungswerte, Breiten oder Dicken verfügen, und so können eine gleichmäßige Helligkeit, ein Lichtkonzentriereffekt und eine ebene Lichtquelle erhalten werden.
Die 13 ist ein Kurvenbild zum Veranschaulichen von Verteilungen der Helligkeit über Betrachtungswinkeln von Hinterleuchtungseinheiten gemäß der Erfindung. Eine erste Hinterleuchtungseinheit B1 enthält eine optische Multifunktionslage, eine zweite Hinterleuchtungseinheit B2 enthält eine optische Multifunktionslage sowie eine Lichtkonzentrierlage über dieser, und eine dritte Hinterleuchtungseinheit B3 enthält eine optische Multifunktionslage und eine Streulage über dieser.
Wie es in der 13 dargestellt ist, verfügt die zweite Hinterleuchtungseinheit B2, die die rasterlinsenförmige LCD-Modul über der hoher Fremdstoffkonzentration vom n-Typ Multifunktionslage enthält, im Wesentlichen über erhöhte Helligkeit an der Vorderseite und verbesserte Betrachtungswinkeleigenschaften.
Indessen ist die 14 eine Schnittansicht zum schematischen Veranschaulichen einer anderen Struktur einer optischen Multifunktionslage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. In der 14 enthält die optische Multifunktionslage 120 eine Streuplatte 221, eine Reflexionsschicht 125 und eine Lichtkonzentrierschicht 127. Die Streuplatte 221 kann als Substrat verwendet werden. Das heißt, dass die Streuplatte 221 einen Ersatz für die Trägerplatte 121 der 7 bilden kann. Die Streuplatte 121 enthält ungleichmäßige Teilchen, und sie zeigt Volumenstreueigenschaften. Demgemäß kann auch die Streuschicht 123 der 7 weggelassen werden.
Obwohl Hinterleuchtungseinheiten vom direkten Typ als Beispiel erläutert wurden, kann die Erfindung bei Hinterleuchtungseinheiten vom Kantentyp angewandt werden. In diesem Fall ist ferner eine Lichtleittafel (nicht dargestellt) enthalten, und die Lampen 130 der 6 sind an einer Seite oder beiden Seiten derselben angeordnet. Die optische Multifunktionslage 120 ist über der Lichtleittafel angeordnet.
Die 15 ist eine Schnittansicht zum schematischen Veranschaulichen der Struktur einer optischen Multifunktionslage, um den Hintergrund der Erfindung besser zu verstehen. Die optische Multifunktionslage der 15 zeigt eine Struktur ähnlich derjenigen in der 7. In der 15 tragen dieselben Teile wie in der 7 dieselben Bezugszeichen, und es können Erläuterungen derselben Teile weggelassen werden.
In der 15 enthält die optische Multifunktionslage 120 eine Trägerplatte 121, eine Streuschicht 123 und eine Lichtkonzentrierschicht 127. Die Streuschicht 123 ist an der Unterseite der Trägerplatte 121 ausgebildet, und sie verfügt über Trübungseigenschaften von ungefähr 40% bis ungefähr 80%. Die Lichtkonzentrierschicht 127 ist an der Oberseite der Trägerplatte 121, entgegengesetzt zur Streuschicht 123, angeordnet, und sie besteht aus Rasterlinsenmustern 127a. An der Oberseite der Trägerplatte 121 sind mehrere Gräben 225 entsprechend Tälern ausgebildet, in denen die Rasterlinsenmuster 127a miteinander verbunden sind.
Die mehreren Gräben 225 sind voneinander beabstandet. Jeder Graben 225 verfügt entlang der Längsrichtung über Bandform mit einem rechteckigen Querschnitt. In den Gräben 225 sind Reflexionsmuster 125a aus Titanoxid (TiO₂) oder Magnesiumoxid (MgO) ausgebildet.
Die 16 ist eine Schnittansicht zum schematischen Veranschaulichen einer anderen Struktur einer optischen Multifunktionslage, um den Hintergrund der Erfindung besser zu verstehen. In der 16 enthält die optische Multifunktionslage 120 eine Streuplatte 221 und eine Lichtkonzentrierschicht 127. Die Streuplatte 221 kann als Substrat verwendet werden. Die Streuplatte 221 kann die Trägerplatte 121 der 15 ersetzen. Die Streuplatte 221 enthält ungleichmäßige Teilchen, und sie verfügt über Volumenstreueigenschaften. An der Oberseite der Streuplatte 221 können mehrere Gräben 225 ausgebildet sein. Die mehreren Gräben 225 entsprechen Tälern, in denen die Rasterlinsenmuster 127a miteinander verbunden sind. Demgemäß kann auch die Streuschicht 123 der 15 weggelassen werden.
Auf diese Weise enthält die optische Multifunktionslage 120 gemäß der Erfindung die Streuschicht 123 zum Streuen von von den Lampen 130 der 6 emittiertem Licht, die Lichtkonzentrierschicht 127 zum Konzentrieren von durch die Streuschicht 123 gestreutem Licht zur Flüssigkristalltafel 110 der 6, und die Reflexionsschicht 125 zum Rückgewinnen eines Teils des Lichts. Demgemäß ist der Lichtverlust auf Grund der Seitenkeulen verhindert. Darüber hinaus ist verhindert, dass die Lichteffizienz und die Betrachtungswinkeleigenschaften verringert oder verschlechtert sind.
Ferner sind, wenn die Lichtkonzentrierlage 129 oder die Streulage (nicht dargestellt) über der optische Multifunktionslage 120 angeordnet ist, die Effizienz der Lichtkonzentration und die Helligkeit an der Vorderseite stärker verbessert. Das Flüssigkristalldisplay zeigt Bilder mit gleichmäßiger Helligkeit und hoher Qualität an.
Außerdem ist, wenn das Flüssigkristalldisplay hergestellt wird, die Prozesseffizienz verbessert, und die Kosten sind gesenkt.
Für den Fachmann ist es ersichtlich, dass an der Erfindung verschiedene Modifizierungen und Variationen vorgenommen werden können, ohne vom Grundgedanken oder Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. So soll die Erfindung die Modifizierungen und Variationen ihrer selbst abdecken, vorausgesetzt, dass sie in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente fallen.

Claims

Optische Multifunktionslage (120) einer Hinterleuchtungseinheit (150) für ein Flüssigkristalldisplay, mit: - einem Substrat zum Streuen von einfallendem Licht; - einer Lichtkonzentrierschicht (127) auf dem Substrat, mit mehreren Mustern (127a), wie einander abwechselnde Berge und Täler; und - einer Reflexionsschicht (125) mit Reflexionsmustern (125a) zwischen dem Substrat (121, 123; 221) und der Lichtkonzentrierschicht (127), die den Tälern entsprechen, wobei das Substrat eine Trägerplatte (121) und eine Streuschicht (123) mit Trübungswerten im Bereich von 40% bis 80% an der Unterseite derselben, entgegengesetzt zur Oberseite derselben, an der die Lichtkonzentrierschicht (127) angeordnet ist, aufweist, und wobei die Reflexionsschicht (125) ein transparentes Isoliermaterial (125b) in einem Abschnitt zwischen benachbarten Reflexionsmustern (125a) umfasst und wobei ein Aperturverhältnis aufgrund der Reflexionsmuster (125a) im Bereich von 30% bis 40% liegt.
Optische Multifunktionslage nach Anspruch 1, bei der die Streuschicht (123) ein Kugeln (123a) enthaltendes Acrylharzmaterial aufweist.
Optische Multifunktionslage nach Anspruch 1, bei der die Streuschicht (123) an ihrer Unterseite elliptische, ein Polygon- oder Hologrammmuster aufweist.
Optische Multifunktionslage nach Anspruch 1, bei der an der Oberseite des Substrats Gräben (225) ausgebildet sind und die Reflexionsmuster (125a) jeweils in diesen angeordnet sind.
Optische Multifunktionslage nach Anspruch 1, bei der die Reflexionsmuster (125a) aus Titanoxid oder Magnesiumoxid bestehen.
Optische Multifunktionslage nach Anspruch 1, bei der zu mehreren Mustern (127a) der Lichtkonzentrierschicht (127) ein kuppelförmiges Rasterlinsenmuster oder ein Prismenmuster gehört.
Flüssigkristalldisplay mit: - einer Flüssigkristalltafel (110); - einer optischen Multifunktionslage (120) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 unter der Flüssigkristalltafel (110); - mindestens einer Lampe (130) unter der optischen Multifunktionslage (120); und - einer Reflexionslage (140) unter der mindestens einen Lampe (130).
Flüssigkristalldisplay nach Anspruch 7, ferner mit einer Lichtkonzentrierlage (129) über der optischen Multifunktionslage (120).
Flüssigkristalldisplay nach Anspruch 8, bei dem die Lichtkonzentrierschicht (127) und die Lichtkonzentrierlage (129) Rasterlinsenmuster oder Prismenmuster aufweisen und Muster der Lichtkonzentrierschicht (127) Muster der Lichtkonzentrierlage (129) schneiden.
Flüssigkristalldisplay nach Anspruch 7, ferner mit einer Streulage über der optischen Multifunktionslage (120).
Flüssigkristalldisplay nach Anspruch 7, bei dem mehrere Lampen (130) direkt unter der optischen Multifunktionslage (120) nebeneinander angeordnet sind.
Flüssigkristalldisplay nach Anspruch 7, ferner mit einer Lichtleittafel unter der optischen Multifunktionslage (120), wobei die mindestens eine Lampe (130) an mindestens einer Seitenfläche der Lichtleittafel angeordnet ist.