[发明专利]偏振光导板单元和使用其的背光单元及显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及具有改善了偏振性能的偏振光导板(LGP)单元和使用该偏振LGP单元的背光单元，以及使用该背光单元的显示装置。

背景技术

平板显示器分为自身发光来产生图像的自发射显示器和利用来自外光源的光来产生图像的非发射显示器。非发射显示器的典型例子是液晶显示器(LCD)。LCD需要诸如背光单元的单独光源以便产生图像。

现有的LCD仅使用从光源发射光的总量的约5％来产生图像。光利用率低是由LCD内的偏光器或滤色器中的光吸收所造成。LCD包括分别具有第一和第二电极的第一和第二基板，该第一和第二电极与注入在第一和第二基板之间的液晶材料一起用来产生电场。形成有第一电极的第一基板表面设置成面对形成有第二电极的第二基板表面。在LCD中，通过把电压施与第一和第二电极上所产生的电场改变液晶分子的排列来控制光的透射率。这样，LCD显示图像。

就是说，LCD像快门一样动作，通过改变线性偏振光的偏振方向使得光穿过或不穿过。因为LCD仅利用在一个方向上的线性偏振光，所以在LCD的前面和后面都设有偏光器。设置在LCD两边的偏光器是吸收偏光器，其透射在一个方向上偏振的光并吸收在另一方向偏振的光。吸收约50％的入射光到偏光器中是LCD光利用率低的最大因素。

为了减轻这一问题，正在积极地进行研究以通过替换吸收偏光器或通过将大多数的光转换成与设置在LCD后表面上的后偏光器的偏振方向具有相同偏振方向的光来提高光利用率。例如，诸如双亮度增强膜(DBEF)的多层反射偏振膜可以贴附到光导板(LGP)上，以便提高LCD的光利用率。然而，由于反射偏振膜的昂贵和偏振转换元件的缺乏，所以难于增加光利用率。因而，有必要集中研究分离和转变偏振的偏振LGP。

图1是常规偏振背光单元的截面图。参考图1，该常规偏振背光单元包括：用作线光源的灯L，设置在LGP1的一侧并围绕灯L的银片R，设置在LGP1的底面4上的偏振转换元件15，面对LGP1的出射表面3设置的偏振分离板8，以及面对偏振分离板8的棱镜片10。

LGP1将由灯L发射并通过入射面2入射的光转换成通过出射面3出射的面光。偏振分离板8导致仅一种偏振态的光在分离后出射，同时偏振转换元件15转换其他偏振态的光的偏振方向，从而增加光利用率。然而，利用折射率和入射角之间的关系来分离一种偏振态的光的偏振分离板8不能使光垂直于出射表面3离开。因而，该常规的背光单元发射具有广角度范围的光，并需要分开的棱镜片10，其使光垂直于出射面3出射。同样，棱镜片10没有集成到LGP1中，从而使LGP1的制作复杂。

发明内容

本发明提供具有改善了偏振性能的偏振光导板(LGP)单元和带有偏振LGP单元的背光单元，以及带有背光单元的显示装置。

根据本发明的一个方面，提供有一种偏振LGP单元，其包括：LGP，引导由光源发射的光；准直仪，设置在LGP上，并包括多个反射图案，每个图案具有斜面，其反射在向上的方向上LGP出射的光；和偏振分离层，设置在多个反射图案和LGP之间，并透射第一偏振态的光，而反射与第一偏振态成直角的第二偏振态的光。

根据本发明的另一方面，提供有一种背光单元，其包括：光源；LGP，引导由光源发射的光；准直仪，设置在LGP上，并包括多个反射图案，每个图案具有斜面，其反射在向上方向上LGP出射的光；和偏振分离层，设置在多个反射图案和LGP之间，并透射第一偏振态的光，而反射与第一偏振态成直角的第二偏振态的光；和反射板，设置在LGP的一侧上。

根据本发明的另一方面，提供有一种显示装置，其包括：背光单元，该背光单元包括：光源；引导由光源发射的光的LGP；准直仪，其设置在LGP上并包括多个反射图案，每个图案具有斜面，其反射在向上的方向上LGP出射的光；偏振分离层，设置在多个反射图案和LGP之间，并透射第一偏振态的光，而反射与第一偏振态成直角的第二偏振态的光；和设置在LGP的一侧上的反射板；以及显示面板，利用背光单元出射的光产生图像。

附图说明

参照附图，通过详细描述其中的示范性实施例，本发明的上述和其它特征及优点将变得更明了，其中：

图1是常规偏振背光单元的截面图；

图2是根据本发明实施例的偏振光导板(LGP)单元和采用该偏振LGP单元的背光单元的截面图；

图3A和3B是根据本发明实施例的如图2所示的准直仪的透视图；

图4是示出根据本发明实施例的图2所示的偏振分离层的结构和分离偏振过程的示意图；