[发明专利]用于液晶显示器光学模块的准直耦合片及光学模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种液晶显示器的光学模块，尤其是涉及一种用于液晶显示器光学模块的准直耦合片及光学模块。

背景技术

液晶显示器面板中的液晶本身不具有发光特性，其利用背光模组提供光源，达到显示器显示效果。目前主流的TFT(薄膜晶体管)型的液晶显示器主要是由荧光管、导光板、偏光板、滤光板、玻璃基板、配向膜、液晶材料、薄膜式晶体管等等构成。TFT液晶显示器具备背光源荧光管，其光源会先经过一个偏光板然后再经过液晶，这时液晶分子的排列方式就会改变穿透液晶的光束的偏振状态，然后这些光线还必须经过前方的彩色滤光膜与另一块偏光板。由于彩色滤光膜及偏光板的透光率分别不到30％及50％，使得目前的液晶显示器中的背光源光能的利用率很低(不到10％)，这使得液晶显示屏的亮度及对比度远远不如传统的显像管显示器。为解决这个问题，人们可以在TFT液晶显示器中使用亮度很高的背光源，但由于存在大量未被利用的背光源光能，由此引起的热量滞留在TFT液晶显示器中，将严重影响液晶显示器中器件的寿命，从而缩短液晶显示器的使用寿命。

2008年8月13日中国授权的发明专利“用于液晶显示器的光学模块及液晶显示器”(ZL2006100518961)公开了一种用于液晶显示器的光学模块及液晶显示器。这种用于液晶显示器的光学模块及液晶显示器，它包括置于液晶显示屏背光源前的压束片和置于压束片前的分色片。压束片将一束平行扩展光束分成一组细小平行光束列，分色片将白光分为红、绿、蓝三原色，并根据颜色顺序折射到不同的位置。由于引入了分色片，背光源可见光频谱内所有的光能都被有效利用，其利用率提高三倍以上。如果再引入了分束片，背光源所有偏振方向的光能都被有效利用，其利用率提高一倍以上。串联此两模板，则可使背光源的总体光能利用率提高六倍以上，液晶显示屏的亮度及对比度得到显著提高，能耗显著降低，实现真正意义上的高亮度、低能耗的液晶显示器。但是如图1中所示的这种用于液晶显示器的光学模块中的压束片11，采用直径不同的大直径凸透镜阵列和小直径凸透镜阵列，大直径凸透镜和小直径凸透镜的焦点重叠于光学介质(玻璃或塑料)中。如图2所示，来自于背光源的白色、非偏振、平行扩展光束经大直径凸透镜阵列入射，因两凸透镜的焦点重叠于光学介质中，入射光均会聚于焦点处，在焦点处形成较高的温度，很容易损坏光学介质，从而影响液晶显示器的使用寿命。

2009年11月18日中国授权的发明专利“用于液晶显示器光学模块的压束片及光学模块”(ZL200810061076.X)公开了一种用于液晶显示器的光学模块及液晶显示器(如图3所示)。这种用于液晶显示器光学模块的压束片，包括入射面和出射面，所述的入射面为凸透镜阵列，所述的出射面为凹透镜阵列，所述的凸透镜阵列和所述的凹透镜阵列相互对齐，所述的凸透镜阵列的凸透镜与对应的所述的凹透镜阵列的凹透镜焦点重叠形成望远镜系统。该专利有效地解决了前一个方案的两凸透镜的结构的问题。

然而，液晶显示器所用的背光一般都有较大的发散角，其入射条件通常难以符合透镜阵列对入射光的要求。因此，对未进行特殊处理的入射光，透镜阵列的耦合效率是相对较低的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种对背光入射角不敏感的、光学损耗小的准直耦合片及能够提高液晶显示器高背光源光能利用率及液晶显示器的亮度和对比度的光学模块。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于液晶显示器光学模块的准直耦合片，包括基体，所述的基体两面分别为入射面和出射面，所述的入射面由并列设置的至少两个屋脊棱镜阵列及分隔各个所述的屋脊棱镜阵列的透射面组成，所述的出射面由与所述的屋脊棱镜阵列数量对应的倒锥棱镜阵列和分隔各个所述的倒锥棱镜阵列的反射面组成，所述的屋脊棱镜阵列由多个凸出于所述的透射面的并列设置的条状屋脊棱镜构成，所述的倒锥棱镜阵列由多个并列设置的条状倒锥棱镜构成，所述的倒锥棱镜的锥尖端部分为光线反射部，所述的倒锥棱镜的非光线反射部为光线出射部。

所述的基体为光学玻璃或光学塑料。

所述的反射面为向所述的基体凹陷的曲面，所述的曲面上镀有光学反射膜，所述的光线反射部是在所述的倒锥棱镜的锥体上镀有光学反射膜。

所述的屋脊棱镜的尖端的夹角为30°～75°，所述的倒锥棱镜的尖端的夹角为1°～20°。