具有高照明均匀度的背光型显示屏制造技术

一种直接照明式显示单元，所述显示单元具有显示面板和一个或多个设置在所述显示面板背面的光源。扩散器设置在所述光源单元与所述显示面板之间，光转向层设置在所述一个或多个光源与所述扩散器之间。所述光转向层具有光转向元件，所述光转向元件位于所述光转向层的面向所述扩散器的第一侧面上。所述光转向元件的表面相对于所述光转向层的法线以多于一个角度设置，并且还包括一个或多个表面倾斜度的突变。所述光转向元件发散所述照明光以使其更加均匀。不同的光转向元件可具有不同的顶角。另外，光转向元件的不同面可具有不重合的最佳拟合曲率中心。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光学显示屏，更具体地讲，涉及光源从背后直接照明的液 晶显示屏(LCD)，例如可以用于液晶监视器和液晶电视机的显示屏。
技术介绍
一些显示系统是从背后照明的，例如液晶显示屏(LCD)。已经发现此类 显示屏广泛应用于多种装置中，例如膝上型计算机、手持计算器、电子 表、电视机等。 一些背光型显示屏包括位于显示屏侧的光源，以及布置为 将光从光源导向至显示面板背面的光导装置。其他背光型显示屏，例如一 些液晶监视器和液晶电视机(LCD-TV)，使用布置在显示面板背后的多个光 源从背后直接照明。较大的显示屏越来越多地采用后一种布置方式，因为 要达到一定程度的显示亮度所需的光能要求随显示屏尺寸的平方增加，而 布置沿显示屏侧的光源的可用空间仅随显示屏尺寸线性增加。此外， 一些 显示屏应用，例如液晶电视机，需要显示屏足够亮，以便能够从比其他应用更远的距离进行观看。此外，液晶电视机的视角要求通常不同于液晶监 视器和手持装置的视角要求。许多液晶监视器和液晶电视机使用多个冷阴极荧光灯(CCFL)从背后照明。这些光源是线性的并且在显示屏的整个宽度上延伸，其结果是利用由 较暗区域分隔开的一系列亮条纹照亮显示屏的背面。这种照度分布是不可 取的，因此通常使用扩散板来使液晶显示屏装置背面的照度分布均匀。使用位于灯背面的漫反射器将光导向观察者，灯布置在反射器与扩散 器之间。漫反射器与扩散器之间的间距受限于从扩散器发出的光的所需亮 度均匀度。如果间距太小，则亮度的均匀度会变差，从而降低观察者看到 的图像质量。发生这种情况的原因是光在灯之间进行均匀发散的空间不 足。
技术实现思路
本专利技术的一个实施例涉及直接照明式显示单元，该显示单元具有显示 面板和一个或多个设置在显示面板背面并且能够发出照明光的光源。扩散 器设置在光源单元与显示面板之间。光转向层设置在一个或多个光源与扩 散器之间。光转向层包括设置在光转向层的面向扩散器的第一侧面上的光 转向元件。光转向元件包括相对于光转向层法线以多于一个角度设置的表 面，并且还包括一种或多种表面倾斜度的突变。从一个或多个光源中的第 一光源非垂直地入射在光转向层上的光中的至少一些以基本上法向从光转 向元件中射出。法向射出光的侧向量值大于光转向元件表面相对于光转向 层法线以单一角度设置时的量值。本专利技术的另一个实施例涉及直接照明式显示单元，该显示单元具有显 示面板和一个或多个设置在显示面板背面并且能够发出照明光的光源。扩 散器设置在一个或多个光源与显示面板之间。光转向层设置在一个或多个 光源与扩散器之间。转向层包括设置在光转向层的面向扩散器的第一侧面 上的光转向元件。光转向构件包括多个结构化元件，第一结构化元件具有 第一顶角，第二结构化元件具有不同于第一顶角的第二顶角。本专利技术的上述
技术实现思路
并非意图描述本专利技术的每个图示实施例或每种 实施方式。附图和下列具体实施方式更具体地举例说明了这些实施例。附图说明结合下面参照附图对如下本专利技术的各种实施例的详细描述，可以更全 面地理解本专利技术，其中图1示意性地示出了采用根据本专利技术原理的亮度均匀层的背光型液晶 显示装置；图2示意性地示出了根据本专利技术原理的均匀度增强薄膜(EUF)的实施例；图3A、 3B、 4A-4D、 5和6A-6D示意性地示出了根据本专利技术原理的EUF 的其他实施例；图7A-7C示意性地示出了包括根据本专利技术原理的EUF的光控制单元的 不同实施例；图8示意性地示出了根据本专利技术原理，包括光源和光控膜的照明单元 的实施例；图9A-9D示出了用于建立根据本专利技术原理的EUF模型的各种参数；图IO示出了针对EUF的各个模型实例，根据在照明单元上方计算出的 亮度对应整个照明单元上的位置绘制出的图线， 图11示出了针对具有多角度折射表面的EUF的各个实例，在照明单元 上方计算出的亮度随其在整个照明单元上的位置而变化的图线；以及图12A和12B示意性地示出了用于描述根据本专利技术的EUF的不同照明 系统。虽然本专利技术可具有多种修改形式和替代形式，但其具体形式已经在附 图中以举例的方式示出，并且将进行详细的描述。然而应当理解其目的 不是将本专利技术限制于所描述的具体实施例。相反，本专利技术的目的在于涵盖 所附权利要求书限定的本专利技术的精神和范围内的全部修改形式、等同形式 和替代形式。具体实施例方式本专利技术适用于显示面板，例如液晶显示屏(LCD)，尤其适用于直接从背 后照明的液晶显示屏，例如液晶监视器和液晶电视机(LCD-TV)使用的显示屏。更具体地讲，本专利技术涉及直接照明式背光源所产生的、用于照明液晶 显示屏的光控制。光控膜结构通常布置在背光源与显示面板之间。光控膜 结构可以层合在一起，也可以为自立式，其通常包括扩散层和至少一个具 有棱镜结构化表面的增亮薄膜。图1示出了直接照明式显示装置100的示例性实施例的示意性分解 图。此类显示装置100可以用于(例如)液晶监视器或液晶电视机。显示装置100可基于液晶面板102的使用，液晶面板通常包括设置在面板基板 106之间的液晶层104。面板基板106通常由玻璃构成，并且其内表面上可 以包括用于控制液晶层104中的液晶取向的电极结构和取向层。通常该电 极结构的布置是为了限定液晶面板的像素，所述液晶面板的像素为液晶的 取向能独立于相邻的区域进行控制的液晶层的区域。 一个或多个面板基板 106中还可包括用于在显示的图像上附加颜色的滤色片。上吸收型偏振器108布置在液晶层104的上方，下吸收型偏振器110 布置在液晶层104的下方。在图示实施例中，上、下吸收型偏振器均位于 液晶面板102之外。吸收型偏振器108、 110和液晶面板102联合控制来自 背光源112的光通过显示装置100到达观察者的透射过程。例如，可以将 吸收型偏振器108、 110布置为其透射轴为垂直的。处于非活动状态的液晶 层104的像素可能不会更改从其中通过的光的偏振态。因此，通过下吸收 型偏振器110的光被上吸收型偏振器108吸收。另一方面，当像素被激活 时，从其中通过的光的偏振态发生旋转，从而使得透射通过下吸收型偏振 器110的光中至少有一部分也透射通过上吸收型偏振器108。选择性地激 活液晶层104的不同像素，例如通过控制器114激活，使得光在某些所需 位置从显示屏射出，从而形成观察者看到的图像。控制器可以包括(例 如)计算机或接收并显示电视图像的电视机控制器。上吸收型偏振器108 上可以提供一个或多个可选的层109，(例如)以便对显示屏表面提供机 械和/或环境保护。在一个示例性实施例中，层109可以包括位于吸收型偏 振器108上方的硬质涂层。应当理解， 一些类型的液晶显示屏的工作方式可以与上述方式不同。例如，吸收型偏振器可以平行排列，并且在未激活状态下液晶面板可以使光的偏振态发生旋转。无论如何，这种显示屏的基本结构仍然与上述基本 结构相似。背光源112包括多个光源116，该多个光源产生照明液晶面板102的 光。用于液晶电视机或液晶监视器的光源116通常为沿显示装置100的高 度延伸的线性冷阴极荧光管。然而，还可以使用其他类型的光源，例如白 炽灯或弧光灯、发光二极管(LED)、平面荧光板或外部荧光灯。该光源列表 并非意图限制或详尽列举，仅作为示例。背光源112还可以包括反射器1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直接照明式显示单元，包括：　显示面板；　一个或多个光源，所述光源设置在所述显示面板背面并且能够发出照明光；　扩散器，所述扩散器设置在所述一个或多个光源与所述显示面板之间；以及　光转向层，所述光转向层设置在所述一个 或多个光源与所述扩散器之间，所述光转向层包括设置在所述光转向层的面向所述扩散器的第一侧面上的光转向元件，所述光转向元件包括相对于所述光转向层的法线以多于一个角度设置的表面，并且还包括一个或多个表面倾斜度的突变，从所述一个或多个光源中的第一光源非垂直地入射在所述光转向层上的光中的至少一些以基本上垂直的方向从所述光转向元件中射出，所述垂直射出的光的侧向量值大于所述光转向元件的表面相对于所述光转向层的法线以单一角度设置时的量值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：肯尼思A爱泼斯坦，肯尼思J汉利，詹姆斯A史蒂文森，罗伯特M埃蒙斯，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]