專利名稱：液晶顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示設(shè)備，特別是涉及帶有背光裝置的液晶顯示設(shè)備。
背景技術(shù)：
圖1為傳統(tǒng)的液晶顯示設(shè)備的截面圖。參照圖1，液晶顯示設(shè)備包括一液晶顯示板10和一背光裝置30。液晶顯示屏10通過依次沉積一下基底1、一下電極2、一液晶層3、一上電極4和一上基底5制作而成。另外還分別在下基底1的下表面和上基底5的上表面提供偏振板6和7。根據(jù)施加到下電極2和上電極4上的電信號，液晶層3中的液晶分子取向發(fā)生變化，所以可傳輸或阻止背光裝置30輸入的光，從而液晶顯示屏10可顯示所需圖像。
背光裝置30是為液晶顯示屏10提供光的照明裝置。背光裝置30包括一光導(dǎo)板12、一散射圖樣(dispersion pattern)18、一反射板11和一光源13。一光學(xué)薄膜層20沉積在光導(dǎo)板12的上表面。從光源13發(fā)射的光入射到光導(dǎo)板12的一個側(cè)面。光導(dǎo)板12是折射率約為1.5臨界角為42°的透光體。這樣，對于入射到光導(dǎo)板12上的光，相對于光導(dǎo)板12上表面入射角小于臨界角的光通過了光導(dǎo)板12的上表面，剩余的光則全部反射并在整個光導(dǎo)板12中傳播。散射圖樣18置于光導(dǎo)板12的下表面。如圖1所示，散射圖樣18散射光，且部分散射光向光導(dǎo)板12的上表面?zhèn)鞑?，而穿過散射圖樣18的光則被反射板11反射而向上傳播。對于向上傳播的光，相對于光導(dǎo)板12上表面入射角小于臨界角的光穿過，而剩余的光再次全部反射并在光導(dǎo)板12中傳播。通過重復(fù)傳播、全反射、和散射，背光裝置30可作為面光源為液晶顯示屏10提供光。
穿過光導(dǎo)板12上表面的光經(jīng)由光學(xué)薄膜層20入射到液晶顯示板10上。光學(xué)薄膜層20可以包括一漫射板14，棱鏡片15和16，和一保護層17。漫射板14通過漫射光使得穿過光導(dǎo)板12上表面的光強均勻。棱鏡層15和16提高法向的亮度。
在上述液晶顯示設(shè)備中，當(dāng)光源發(fā)出的光穿過相應(yīng)的多個光學(xué)介質(zhì)例如光導(dǎo)板和光學(xué)膜到達(dá)液晶顯示板時，這些介質(zhì)會吸收光而產(chǎn)生光損失。這樣，就需要一大功率光源來從液晶顯示屏獲得所需亮度。然而，大功率光源通常體積和功率消耗都大。而且，由于光導(dǎo)板的厚度大約為2-3毫米，所以，限制了采用光導(dǎo)板制造帶有背光裝置的薄液晶顯示屏。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述和/或其它問題，本發(fā)明提供一液晶顯示設(shè)備，其中光源和液晶顯示屏之間的介質(zhì)數(shù)減少，從而實現(xiàn)薄、高亮度和低價格的液晶顯示設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，通過改變密封在兩個基底之間的液晶層取向來顯示圖像的液晶顯示設(shè)備包括一下基底、一光源、一選擇性反射板和一置于下基底下面的反射板。此下基底有這樣一微觀結(jié)構(gòu)，可以將入射到下基底側(cè)面的光輸出到下基底的上表面。光源向下基底的側(cè)面發(fā)出光。選擇性反射板設(shè)置于下基底上表面上，以反射大于等于預(yù)定入射角的光，而使其余光線穿過。
液晶顯示設(shè)備還包括一使入射到液晶層上的光偏振的偏振板。偏振板設(shè)置在微觀結(jié)構(gòu)和反射板之間。偏振板沉積在選擇性反射板上。
選擇性反射板還具有使光發(fā)生偏振的作用。
微觀結(jié)構(gòu)是一具有衍射光柵結(jié)構(gòu)(diffraction，gtating structure)的全息圖樣。至少在下基底的上、下表面之一處形成有全息圖樣。全息圖樣的光柵間距不超過2μm。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，通過改變密封在兩個基底之間的液晶層取向來顯示圖像的液晶顯示設(shè)備包括一下基底，此下基底有這樣一微觀結(jié)構(gòu)，可以將入射到下基底側(cè)面的光輸出到下基底的上表面；一將光發(fā)射到下基底側(cè)面的光源；一置于下基底上表面的光學(xué)板，此光學(xué)板包括一選擇性反射板和一反射所有光的全反射部分，其中選擇性反射板可反射大于等于預(yù)定入射角的光，而使其余光線穿過；和一置于下基底下面的反射板。
光學(xué)板的形成使得每一個像素中都放有至少一個選擇性反射部分和至少一個全反射部分。
微觀結(jié)構(gòu)僅在光穿過選擇性反射部分的位置有選擇地形成。


通過參照附圖對優(yōu)選實施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述特征將更加明顯。
圖1所示為傳統(tǒng)液晶顯示設(shè)備的截面圖；圖2所示為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的液晶顯示設(shè)備的截面圖；圖3所示為根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的液晶顯示設(shè)備的截面圖；圖4所示為圖3中示出的光學(xué)板的平面圖；圖5所示仍為根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的液晶顯示設(shè)備的截面圖。
具體實施例方式
參照圖2，一根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的液晶顯示設(shè)備包括一上基底102，一上電極103，一液晶層104，一下電極105和一下基底。液晶層104中的液晶分子經(jīng)過處理使得其中的液晶可根據(jù)取向膜(未示出)沿預(yù)定方向排列。下基底110和上基底102由普通玻璃制作成透光體。上電極103和下電極105為透明導(dǎo)電膜，根據(jù)施加的電信號可改變液晶層103的取向。另外，上基底102還可配有一偏振板101。
光源160安裝在下電極110的側(cè)面112旁邊。光源160可以為點光源例如LED(發(fā)光二級管)，或線光源例如CCFL(冷陰極熒光燈)?？砂惭b多個光源160。而且，光源160不僅可安裝在下基底110的一個側(cè)面還可安裝在其另一側(cè)面。
下基底110上配有一微觀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)使得從光源160發(fā)出并在下基底110內(nèi)部傳播的光向上行進。微觀結(jié)構(gòu)也可是一散射圖樣或具有衍射光柵結(jié)構(gòu)的全息圖樣?？紤]到衍射效率，柵線間隔為2μm或更小的全息圖樣更加可取。在本發(fā)明優(yōu)選實施例中，柵線間隔0.4μm柵線深度0.2μm的全息圖樣作為微觀結(jié)構(gòu)。全息圖樣120可置于下基底110的下表面113和/或上表面114上。
反射板140置于全息圖樣120下面。反射板140通過全息圖樣120的衍射將向下行進的光向上反射。
根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示設(shè)備，其特征在于下基底110也用作光導(dǎo)板。在傳統(tǒng)的液晶顯示設(shè)備中，因為沉積在下基底上表面的下電極與下基底的折射率基本相同，所以在下基底和下電極的界面發(fā)生全反射的臨界角接近90°。這樣，因為通過下基底側(cè)面入射的光在下基底和下電極的界面難以發(fā)生全反射，所以下基底起不到光導(dǎo)板的作用。
在此優(yōu)選實施例中，為了將下基底110用作光導(dǎo)板，將一選擇性反射板130配置在下基底110的上表面114。入射到下基底110的上表面114的光，其入射角A大于預(yù)定角度的光被選擇性反射板130反射，而其余光線穿過。例如，對于用作PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)光導(dǎo)板的下基底110，其臨界角約為42°，所形成的選擇性反射板130可使入射角A大于42°的光線反射，而使入射角A小于等于42°的光線穿過。考慮到液晶顯示設(shè)備的亮度及亮度均勻性，可適當(dāng)?shù)剡x擇性反射板130透光的角度范圍。而且，由于從下基底110輸出的光最好與上表面114近似垂直，選擇性反射板130可做成只允許入射角A小于等于30°的光線，也就是相對于下基底110的上表面大于60°的光線穿過。
偏振板150可安置在全息圖樣120和反射板140之間。偏振片150與偏振片101的偏振方向可以相同也可以不同。當(dāng)在電極103和105上施加電流時，根據(jù)光是否通過來確定液晶層104的取向。光在輸入到液晶層104之前沿預(yù)定的方向偏振。從而，可在選擇性反射板130上面安裝偏振板150。
具有根據(jù)本發(fā)明上述結(jié)構(gòu)的液晶顯示設(shè)備工作并得到效果是光源160發(fā)出的光通過下基底110的側(cè)面112入射到下基底110上。當(dāng)光線入射角A小于預(yù)定角度時，在下基底110內(nèi)向上表面114行進的光穿過選擇性反射板130向上行進。其余光被反射繼續(xù)在下基底內(nèi)傳播。從而，通過選擇性反射板130，光線可以到達(dá)下基底110的整個區(qū)域，從而起到光導(dǎo)板的作用。
輸入到全息圖樣120的光衍射后向反射板140行進。部分光被反射，從而在下基底110中穿行。散射并穿過全息圖樣的光由偏振片150起偏。反射板140反射偏振光，使其向上行進。當(dāng)光輸入到選擇性反射板130時，入射角A不小于預(yù)定角度的光被反射，而入射角A小于預(yù)定角度的光穿過選擇性反射板130入射到液晶層104上。
施加到下電極105和上電極103上的電信號使得液晶層104中的液晶分子根據(jù)要顯示的圖像在適當(dāng)?shù)姆较蛉∠?。液晶分子根?jù)取向使光向上基底102傳播或阻斷光線。從而，所需圖像就顯示在液晶顯示設(shè)備上。
因此，下基底110和光源110、選擇性反射板130、微觀結(jié)構(gòu)一起形成背光裝置。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示設(shè)備不需要象傳統(tǒng)液晶顯示設(shè)備中的光導(dǎo)板。這樣，在成本相對較低的情況下可使液晶顯示設(shè)備變薄。由于在從光源到液晶層的光路中省掉了光學(xué)介質(zhì)，也就是光導(dǎo)板，就可減少光的損失，從而提高了光的利用率。另外，由于相對于下基底可以設(shè)置用作背光裝置的各種元件，例如選擇性反射板和微觀結(jié)構(gòu)，所以，在液晶顯示設(shè)備的制造過程中，可以完成關(guān)于下基底的所有步驟。
在圖2所示的優(yōu)選實施例中，偏振板150獨立設(shè)置。然而，所形成的選擇性反射板130可起偏振板的作用。這樣就不需另加偏振板了。
圖3所示為根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的液晶顯示設(shè)備。圖4所示為光學(xué)板200。
參照圖3，根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的液晶顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)與前述優(yōu)選實施例基本相同。在本優(yōu)選實施例中，沒有采用選擇性反射板130，而是在下基底110的上表面114上形成光學(xué)板200，以實現(xiàn)半透明型液晶顯示設(shè)備。
如圖4所示，對于以像素分割下基底110的上表面114而得到的每一個像素P，光學(xué)板200包括一選擇性反射部分210和全反射部分220，其中選擇性反射部分210反射入射角大于預(yù)定角度的光而使其余光線穿過，全反射部分220則反射所有的光。在一個像素P中，形成至少一個選擇性反射部分210和至少一個全反射部分220。對于彩色液晶顯示設(shè)備，像素P由R(紅)、G(綠)、B(藍(lán))三種像素構(gòu)成。
選擇性反射板210起圖2中選擇性反射板130的作用。全反射部分220反射所有從外部穿過上基底105的入射光和光源160發(fā)射并在下基底110中行進的光。
具有根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實施例上述結(jié)構(gòu)的液晶顯示設(shè)備，工作并所產(chǎn)生的效果是，光源160發(fā)出的光通過側(cè)面112入射到下基底110上。在下基底110內(nèi)，光入射到選擇性反射部分210、全反射部分220和全息圖樣120上。入射到全息圖樣120上的部分光被反射而向下基底其它區(qū)域行進，而被衍射的部分光則向發(fā)射板140行進。此處，向反射板140行進的光在通過偏振板150時起偏。被反射板140反射的光向上行進入射到全反射部分220或選擇性反射部分210上。對于選擇性反射部分210，入射角A大于預(yù)定角度的光和入射到全反射部分220上的光被反射，并被均勻傳播到下基底110的整個區(qū)域。在上述過程中，沒有與全息圖樣接觸而直接入射到光學(xué)板200上的光在下基底110中均勻傳播。對于入射到選擇性反射部分210的光，入射角A在預(yù)定角度范圍內(nèi)的光穿過并向上行進。
外部入射的光由全反射部分210反射向液晶層104行進，或通過選擇性反射部分210入射到下基底110上。
具有上述結(jié)構(gòu)的上述液晶顯示設(shè)備，除前述圖2所示優(yōu)選實施例得到的效果外，還有下述效果。
根據(jù)本優(yōu)選實施例的液晶顯示設(shè)備有兩種操作模式。也就是，當(dāng)液晶顯示設(shè)備在明亮的環(huán)境使用時，由于可利用外部光線，通過降低光源160的輸出功率而降低功率消耗。在黑暗的環(huán)境下，由于不可利用外部光線，則需使用光源160發(fā)出的光。
圖5所是仍然為根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實施例液晶顯示設(shè)備的截面圖。參照圖5，根據(jù)本優(yōu)選實施例的液晶顯示設(shè)備具有與圖4所示液晶顯示設(shè)備幾乎相同的結(jié)構(gòu)，不同之處是全息圖樣120不是在整個下基底110的下表面113形成，而只形成在由全息圖樣120衍射的光能夠通過選擇性反射部分210的區(qū)域。
當(dāng)在圖4所示整個下表面上形成全息圖樣120時，經(jīng)全息圖樣120衍射向上行進的光中向全反射部分220行進的光被反射并在下基底110中傳播，并再次入射到全息圖樣120上，且重復(fù)上述過程。然而，象本優(yōu)選實施例一樣，當(dāng)全息圖樣120只形成在由全息圖樣120衍射的光能夠通過選擇性反射部分210的區(qū)域時，光從下基底110出射之前的光路長度會縮短，從而光在沿光路傳播時由于介質(zhì)的吸收而損失的量會減少。這樣就提高了光的利用率。也就是，盡管光源有相同的輸出功率，可得到一亮度更高的液晶顯示設(shè)備。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示設(shè)備，通過將下基底用作光導(dǎo)板可將液晶顯示設(shè)備做薄。而且還降低了制作成本和光的損失。這樣，當(dāng)采用相同功率的光源時，就可獲得亮度更高的液晶顯示設(shè)備。
雖然本發(fā)明只參照其優(yōu)選實施例加以圖示和描述，但在未脫離本發(fā)明所附權(quán)利要求定義的精神和范圍的情況下，各種外形和細(xì)節(jié)的變化對本領(lǐng)域的技術(shù)人員都是可理解的。
權(quán)利要求
1.通過改變密封在兩個基底之間的液晶層取向來顯示圖像的液晶顯示設(shè)備，此設(shè)備包括一下基底，此下基底有這樣一微觀結(jié)構(gòu)，可以將入射到下基底側(cè)面的光輸出到下基底的上表面；一光源，其向下基底的側(cè)面發(fā)光；一置于下基底上表面的選擇性反射板，此反射板反射入射角大于等于預(yù)定入射角的光，而使其余光線穿過；和一設(shè)置于下基底下的反射板。
2.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示設(shè)備，還包括一使入射到液晶層上的光起偏的偏振片。
3.如權(quán)利要求2所述的液晶顯示設(shè)備，其中，偏振板設(shè)置于微觀結(jié)構(gòu)和反射板之間。
4.如權(quán)利要求2所述的液晶顯示設(shè)備，其中，偏振板設(shè)置于選擇性反射板上。
5.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示設(shè)備，其中，選擇性反射板還具有使光起偏的偏振功能。
6.如權(quán)利要求1所述的液晶顯示設(shè)備，其中，微觀結(jié)構(gòu)為一具有衍射光柵結(jié)構(gòu)的全息圖樣。
7.如權(quán)利要求6所述的液晶顯示設(shè)備，其中，全息圖樣至少要在下基底下表面和上表面之一處形成。
8.如權(quán)利要求6所述的液晶顯示設(shè)備，其中，全息圖樣的光柵間隔不超過2μm。
9.通過改變密封在兩個基底之間的液晶層取向來顯示圖像的液晶顯示設(shè)備，此設(shè)備包括一下基底，此下基底有這樣一微觀結(jié)構(gòu)，可以將入射到下基底側(cè)面的光輸出到下基底的上表面；一光源，其向下基底的側(cè)面發(fā)光；一置于下基底上表面上的光學(xué)板，此光學(xué)板包括一選擇性反射板和一全反射部分，其中選擇性反射板反射入射角大于等于預(yù)定入射角的光，而使其余光線穿過，全反射板則反射所有的光；和一設(shè)置于下基底下的反射板。
10.如權(quán)利要求9所述的液晶顯示設(shè)備，還包括一使入射到液晶層上的光起偏的偏振板。
11.如權(quán)利要求10所述的液晶顯示設(shè)備，其中，偏振板設(shè)置于微觀結(jié)構(gòu)和反射板之間。
12.如權(quán)利要求10所述的液晶顯示設(shè)備，其中，偏振板設(shè)置于光學(xué)板上。
13.如權(quán)利要求9所述的液晶顯示設(shè)備，其中，光學(xué)板形成為使每一個像素中都有至少一個選擇性反射部分和至少一個全反射部分。
14.如權(quán)利要求9所述的液晶顯示設(shè)備，其中，微觀結(jié)構(gòu)僅在光穿過選擇性反射部分的位置有選擇地形成。
15.如權(quán)利要求9所述的液晶顯示設(shè)備，其中，微觀結(jié)構(gòu)為一具有衍射光柵結(jié)構(gòu)的全息圖樣。
16.如權(quán)利要求9所述的液晶顯示設(shè)備，其中，全息圖樣至少要在下基底下表面和上表面之一處形成。
17.如權(quán)利要求15所述的液晶顯示設(shè)備，其中，全息圖樣的光柵間隔不超過2μm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種液晶顯示設(shè)備。通過改變密封在兩個基底之間的液晶層取向來顯示圖像的液晶顯示設(shè)備包括一下基底，此下基底有這樣一微觀結(jié)構(gòu)，可以將入射到下基底側(cè)面的光輸出到下基底的上表面；一向下基底的側(cè)面發(fā)光的光源；一置于下基底上表面的反射板，此反射板反射入射角大于等于預(yù)定入射角的光，而使其余光線穿過；和一安置于下基底下的反射板。
文檔編號G09F9/00GK1517761SQ03142348
公開日2004年8月4日 申請日期2003年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月14日
發(fā)明者李文圭, 崔桓榮, 崔振承, 閔池泓, 金鎮(zhèn)煥 申請人:三星電子株式會社