液晶显示装置

1.一种液晶显示装置，其包括：
光源；
液晶显示面板；以及
用于汇聚从光源发射的光并且向着液晶显示面板导引所述光的聚光片，该聚光片包括：
第一聚光片，其中，具有聚光特性的第一波纹结构的脊，沿液晶显示面板的长度方向周期性排列在第一聚光片的一个表面上；以及
第二聚光片，其中，具有聚光特性的第二波纹结构的脊，沿液晶显示面板的侧向方向周期性排列在第二聚光片的表面上，
其中，当液晶显示面板的像素间距被定义为Pp，第一波纹结构的排列间距被定义为Px，以及第二波纹结构的排列间距被定义为Py且Pp、Px和Py单位均为μm时，满足以下关系：
Px≤Pp/(14-0.045Pp)，并且
Py≤Pp/(11.5-0.032Pp)，
其中，当144＞Pp≥136.5时，满足Px≤15，Py≤20，并且-20＜Px-Py＜15。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中，所述第一和第二波纹结构的每一个是具有横截面为三角形的脊的棱镜结构。
3.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其中，第一波纹结构或者第二波纹结构中的至少一个的脊具有非球面透镜的形状。
4.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其中，在第一波纹结构中的具有所述横截面为三角形的脊的棱镜结构的顶角与在第二波纹结构中的具有所述横截面为三角形的脊的棱镜结构的顶角彼此不同。

液晶显示装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种包括透射光线的聚光片的液晶显示装置，更具体地说，涉及一种包括堆叠排列的第一聚光片和第二聚光片的液晶显示装置。\n背景技术\n[0002] 液晶显示(LCD)装置与阴极射线管(CRT)装置相比，具有较低的功耗，并且可以被制造的更小和更薄。如今，各种各样尺寸的液晶显示装置被广泛地使用，范围从小型的装置，比如移动式电话和数字照相机，到大型的装置，比如大的结晶电视。\n[0003] 液晶显示装置被分类为透射型，反射型，等等。具体地，透射型液晶显示装置包括由一对透明的基片以及其间的一个液晶层组成的液晶显示面板，和一个作为照明光源的背光单元。背光单元被分为光源被直接设置在液晶显示面板之下的直接发光类型，和边缘发光类型。\n[0004] 通常，液晶显示装置的背光单元使用聚光片，比如棱镜片，透镜片等等，用于定向从光源向前端发射的光。\n[0005] 例如，棱镜片包括许多棱镜，每个都在其光出射表面上具有三角形的横截面。棱镜片通过折射和透射经过棱镜斜面的入射光，向着前端汇聚和定向在其上入射的光。具体地，为了用于移动装置，已知一种示范的结构，其中两个棱镜片被堆叠排列，使得两片各自的棱镜阵列彼此相互垂直的定位，凭此双向散播的光被高效地汇聚以改善前端亮度(参考下列的专利文献1)。\n[0006] [专利文献1]公开号10-506500的PCT日文译本专利\n发明内容\n[0007] 本发明解决的问题\n[0008] 基于棱镜片的棱镜排列间距和液晶显示面板的像素排列间距的干涉可能导致波纹图案(moiré pattern)的产生。为了阻止这种波纹图案的发生，减少棱镜排列间距是行之有效的。\n[0009] 然而，有一个问题，即简单地减少棱镜排列间距可能显著减少前端亮度，并且随之，降低图像质量。同样的问题适用于像上面描述的两个棱镜片被堆叠排列的情形。\n[0010] 鉴于上述问题，本发明旨为提供一种液晶显示装置，其中可以阻止波纹图案的发生而不大量减少前端亮度。\n[0011] 解决问题的方法\n[0012] 在解决以上所述问题过程中，发明者发现通过与液晶显示面板的像素间距一致地确定棱镜片的棱镜排列间距的最优组合，可以制造不产生波纹图案、同时最小化前端亮度的减少的液晶显示装置。\n[0013] 亦即，根据本发明的液晶显示装置包括光源，液晶显示面板，和用于汇聚从光源发射的光，并且向着液晶显示面板导引光的聚光片。聚光片包括第一聚光片，其中具有光汇聚特性的第一波纹结构的脊沿液晶显示面板的长度方向周期性排列在第一汇聚片的一个表面上，以及第二聚光片，其中具有光汇聚特性的第二波纹结构的脊沿液晶显示面板的侧向方向周期性排列在第二汇聚片的一个表面上。当液晶显示面板的像素间距被定义为Pp[μm]，第一波纹结构的排列间距被定义为Px[μm]，以及第二波纹结构的排列间距被定义为Py[μm]时，满足以下关系：\n[0014] Px≤Pp/(14-0.045Pp)，并且\n[0015] Py≤Pp/(11.5-0.032Pp)。\n[0016] 如上所述，通过与液晶显示面板的像素间距一致地确定相应的第一和第二聚光片的波纹的结构的排列间距，可以阻止波纹图案的发生而不大量减少液晶显示面板的前面亮度。\n[0017] 优选地，当Pp≥222时，Px≤50，Py≤50，和|Px-Py|＜50被满足；当222＞Pp≥144时，Px≤20，Py≤20，and |Px-Py|＜20被满足；并且当114＞Pp≥136.5时，Px≤15，Py≤20，和-20＜Px-Py＜15被满足。\n[0018] 如果聚光片是棱镜片，第一和第二波纹结构对应于具有横截面为三角形形状的脊的棱镜结构。如果聚光片是透镜片，第一和第二波纹结构包括具有弯曲横截面透镜形状的脊，比如非球面透镜。\n[0019] 本发明的优点\n[0020] 如上所述，根据本发明的液晶显示装置，可以阻止波纹图案的发生而不大量减少前面亮度。\n附图说明\n[0021] 附图1是显示根据本发明的一个具体实施例的液晶显示装置的示意结构的分解透视图。\n[0022] 附图2是显示当像素间距是222μm时，在不同的棱镜排列间距Px和Py组合中，波纹图案发生的图表。\n[0023] 附图3是显示当像素间距是144μm时，在不同的棱镜排列间距Px和Py组合中，波纹图案发生的图表。\n[0024] 附图4是显示当像素间距是136.5μm时，在不同的棱镜排列间距Px和Py组合中，波纹图案发生的图表。\n[0025] 附图5是显示在不同棱镜排列间距Px和Py组合中的前面亮度值的图表。\n[0026] 附图6是显示第一棱镜片和第二棱镜片被位于其间的粘结剂层结合在一起的示例结构的示意透视图。\n[0027] 附图7是显示包括棱镜片的第一聚光片和包括透镜片的第二聚光片的示例组合的示意透视图。\n具体实施方式\n[0028] 现在将根据附图描述本发明的一个实施例。发明不局限于以下实施例，并且可在本发明的范围之内，做出各种修改。\n[0029] 附图1是显示根据本发明的实施例的液晶显示装置1的示意结构的分解透视图。\n在图中的液晶显示装置1包括液晶显示面板2和背光单元3。背光单元3包括面光源4，第一棱镜片5，第二棱镜片6和漫射板7，它们按以上顺序排列。\n[0030] 液晶显示面板2包括在其上以预定间距沿长度方向(图1中X轴方向)和侧向方向(图1中Y轴方向)排列的像素，并且通过控制从背光单元3施加于每一个像素的透光度，在正面显示一个预设图像。当然，显示的图像是一个彩色图像，但又不限于此。液晶显示面板2包括由一对彼此面对的透明基底以及设置于其间的液晶层组成的液晶单元，一对把液晶单元夹在中间的偏振片，等等。组成液晶层的液晶材料并不具体限制，而是根据驱动液晶的方法适当的选定的，比如TN方法、VA方法等等。\n[0031] 面光源4是大量光源被配置在表面的直接光类型，或者是使用光导引板的边缘光类型。面光源4用背光照射液晶显示面板2的整个背面。作为光源，可使用线光源比如荧光管，或者点光源比如发光二极管。\n[0032] 第一和第二棱镜片5和6充当本发明的“聚光片”，用于汇聚从面光源4发射到前面(沿Z轴方向)的光线，以便改善前面亮度。漫射板7是一个用于扩散和输送背光以便产生均匀亮度的光学功能元件。漫射板7可设置在第一棱镜片5和面光源4之间。除了第一和第二棱镜片5、6，以及漫射板7，光学功能元件也可以被提供，比如例如发射一个偏振成份并且反射另一个偏振成份的偏振分离元件。\n[0033] 第一和第二棱镜片5和6各自具有一个在其光输出表面的横截面上具有一个三角形脊的棱镜结构。棱镜结构相当于本发明的“波纹结构”。\n[0034] 在第一棱镜片5上，棱镜5P以一个预定的间距沿液晶显示面板2的长度方向(图\n1中的X轴方向)连续地排列。在第二棱镜片6上，棱镜6P以一个预设的间距沿液晶显示面板2的侧向方向(图1中的Y轴方向)连续地排列。在本实施例中，棱镜5P和棱镜6P的横截面都是一个各自具有90度顶角的等腰三角形。\n[0035] 第一棱镜片5向着Z轴方向汇聚从面光源4发射的背光中沿X轴方向传播的光线。\n第二棱镜片6向着Z轴方向汇聚沿Y轴方向传播的光线。因为沿X轴和Y轴传播的光线被第一和第二棱镜片5和6向前汇聚(沿Z轴方向)，液晶显示装置1的前面亮度与只设置一个棱镜片的情况相比有明显改善。\n[0036] 第一棱镜片5的棱镜排列间距和第二棱镜片6的棱镜排列间距可能相同或者不同。通常，棱镜排列间距越小，合成的前面亮度变得越低。此外，由于设置在第一和第二棱镜片5和6上的周期性结构，以及设置在液晶显示面板2上的显示像素，可能产生波纹图案的干涉条纹。通过减少第一和第二棱镜片5和6的棱镜排列间距，可以阻止这种波纹图案的产生。然而，如果棱镜排列间距被过度的减少，前面亮度将显著降低。\n[0037] 因此，当液晶显示面板2的像素间距被定义为Pp[μm]，第一棱镜片5的棱镜排列间距被定义为Px[μm]，并且第二棱镜片6的棱镜排列间距被定义为Py[μm]时，本实施例的液晶显示装置1被配置以便满足以下关系：\n[0038] Px≤Pp/(14-0.045Pp)，并且\n[0039] Py≤Pp/(11.5-0.032Pp)...(1)\n[0040] 通过设置第一棱镜排列间距Px和第二棱镜排列间距Py与液晶显示面板2的像素间距Pp一致，以满足上述表达式(1)，可以获得在没有大量减少前面亮度的情况下，阻止发生波纹图案的液晶显示装置。\n[0041] 例如，当像素间距Pp是222μm，Px和Py的上限分别大约是55μm和56μm；当像素间距是144μm，Px和Py的上限分别是大约19μm和大约20μm；当像素间距是136.5μm，Px和Py的上限分别是大约17μm和19μm。\n[0042] 优选地，为Pp≥222，Px≤50，Py≤50，和|Px-Py|＜50被满足的情况；222＞Pp≥144，Px≤20，Py≤20，和|Px-Py|＜20被满足的情况；以及144＞Pp≥136.5，Px≤15，Py≤20，和-20＜Px-Py＜15被满足的情况。\n[0043] 图2至4显示了，当液晶显示面板2的像素间距(Pp)分别是222μm，144μm，和\n136.5μm时，用于检查第一和第二棱镜片5和6的棱镜排列间距的每一个组合的波纹图案发生的实验结果。在每一个附图中，表中的数字显示“Px-py”的值，符号“O”指出没有波纹图案发生，以及符号“×”指出有波纹图案发生。波纹图案的发生是直观检查的。\n[0044] 参考附图2，在222μm像素间距情况下，发现在第一和第二棱镜片5和6的棱镜排列间距Px和Py是50μm或者更少的所有组合中，没有波纹图案发生。相反，参考附图3，在\n144μm像素间距情况下，仅仅在Px和Py两个都是19μm或者更少的组合中，波纹图案的发生可以被阻止。此外，在136.5μm像素间距情况下，仅仅在Px≤14μm和Py≤19μm的组合中，波纹图案的发生可以被阻止。\n[0045] 如上所述，通过设置液晶显示面板2的像素间距Pp和第一和第二棱镜片5和6的棱镜排列间距Px和Py以满足表达式(1)的关系，可以获得不产生波纹图案的液晶显示装置1。\n[0046] 附图5显示第一和第二棱镜片5和6的棱镜排列间距Px和Py(50μm、19μm、\n14umμm和10μm)的示例组合，以及在那些组合中前面亮度的值。前面亮度用经过棱镜片\n5和6传送的光线的测量亮度来表示。在附图5中，上述提到的没有波纹图案发生的棱镜间距Px和Py的组合范围是通过对于像素间距是222μm，144μm和136.5μm的情况的不同直线的矩形表明的。\n[0047] 如附图5所示，可以理解，较大的棱镜排列间距Px和Py的组合产生较高的前面亮度。更进一步，通过参考附图5中的示例组合，可与被使用的液晶显示面板2的像素间距一致地设置能阻止由棱镜间距的减少所引起的前面亮度的减少的棱镜片5和6的最优选择。\n[0048] 因此，依据本实施例，如表达式(1)所示，第一和第二棱镜片5和6上相应的棱镜\n5P和6P的排列间距可以与液晶显示面板2的像素间距一致地被确定。因此，可以阻止波纹图案的发生而不大量减少液晶显示面板的前面亮度。\n[0049] 而且，因为可根据表达式(1)容易地获得产生高的前面亮度而不引起波纹图案的棱镜排列间距Px和Py的上限，棱镜片5和6的组合可以被最优化，并且设计的灵活度也将被改善。\n[0050] 接下来，以下将描述第一和第二棱镜片5和6的详细结构及其变形。\n[0051] 第一和第二棱镜片5和6的每一个被配置以在由光线透射型树脂，比如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或者聚碳酸酯(PC)制成的基底薄膜的表面上具有一个棱镜结构。棱镜结构可通过浇铸或者熔融挤出方法被直接形成在基底薄膜上。另外地，具有棱镜结构形状的表面可利用紫外线敏感树脂材料形成，然后被转印到基底薄膜的表面上。\n[0052] 在棱镜结构被转印到基底薄膜上的示例构造中，通过构造随后可从基底薄膜被分离的棱镜结构，棱镜片可以被生产的更薄。具体地说，棱镜片的厚的可通过以下方法被制造得更薄，例如，50μm间距棱镜片的厚度变成50μm、19μm间距棱镜片的厚度变成35μm、\n14μm间距棱镜片的厚度变成32μm，以及10μm间距棱镜片的厚度变成30μm。\n[0053] 如果因为这样的压薄，第一和第二棱镜片的可用性预期地被降低，第一和第二棱镜片5和6可被位于其间的粘结剂层8粘合在一起，如附图6所示。粘结剂层8优选由具有比第一和第二棱镜片5和6的折射系数低的折射系数的材料制成。例如，当棱镜片5和6由具有大约1.6折射系数的聚碳酸酯制成时，粘结剂层8可以由具有大约1.3到1.4的折射系数的丙烯酸紫外线敏感树脂形成。\n[0054] 可通过使用包括如附图1所示的第一和第二棱镜片5和6的两个棱镜片获得具有改善的前面亮度的液晶显示装置1。在这种情况下，设置在较低位置的第一棱镜片5的每一个棱镜5P的顶角，和设置在较高位置的第二棱镜片6的每一个棱镜6P的顶角，不是必须相同，可以是不同的。例如，当每一个棱镜6P的顶角设置为大于每一个棱镜5P的顶角时，视角可以被加宽。\n[0055] 在单一像素包括具有R、G、B颜色的子像素的情况下，如同彩色液晶显示面板的情况，具有沿屏幕长度方向(X轴方向)排列的棱镜5P的第一棱镜片5的棱镜排列间距Px可以被设置成具有沿屏幕侧向方向(Y轴方向)排列的棱镜6P的第二棱镜片6的棱镜排列间距Py的三分之一。\n[0056] 根据本发明的聚光片不局限于以上所述的棱镜片5和6。附图7图解了一个例子，其中第一聚光片由第一棱镜片5形成，以及第二聚光片由透镜片9形成。透镜片9包括许多柱形透镜9L，例如，各自具有在其光出射表面上沿一个方向连续排列的非球面横截面。在这个例子中，柱形透镜9L是相对于棱镜5P排列方向的侧向方向排列的(与图中棱镜5P的排列方向成直角)。\n[0057] 也在这个例子中，通过设置液晶显示面板的像素间距Pp，棱镜片5的棱镜排列间距Px，以及透镜片9的透镜排列间距Py使得满足表达式(1)的关系，发明的优点可以被获得。此外，通过将透镜片9设置在较高的位置上，可以制造一个具有宽视角的液晶显示装置。当第一和第二聚光片两个都是透镜片时，如上所述的同样的优点也可以被获得。