液晶显示棱镜片在背光源下的应用

刘秀漪

深圳秋田微电子股份有限公司广东深圳518000

摘要：液晶本身无法发光，必须要通过背光源的作用才能够显示信息，通过高精密LCD与背光源技术的结合，对背光源的液晶显示具有非常重要的作用。而棱镜片是背光源中最重要的应用技术。但是我国当前在棱镜片的技术水平比较低，高精密设备的生产能力不足，因此还需要加强对棱镜片技术的突破。本文主要对液晶显示棱镜片在背光源下的具体应用进行分析。

关键词：液晶显示；棱镜片；背光源；应用

智能化电视、网络以及超薄笔记本的诞生和普及，使得棱镜片的应用更广泛，而棱镜片自身的生产技术也随着液晶行业技术的发展不断的完善。这也彰显出棱镜片结构、设计等方面的经济效益，对光学的发展具有重要的意义，对成像技术的发展具有重要的作用。但是国内的棱镜片生产技术不足，高精密设备产业发展匮乏，我国还需要注重对成本的降低，打破国外垄断核心技术的制约，拓展背光源的应用领域。

一、液晶显示棱镜片技术

棱镜片指的是采用3M技术复制形成的一种光学膜片，由于棱镜片的透明性强，穿透力高，也被称为增亮膜。棱镜片的生产原料为丙烯酸树酯，在精密加工下形成一种细微的，均一的具有整齐排列结构的一种光学薄膜，然后将薄膜在背光散片上进行组装，背光源发光时光源射入的光需要利用棱镜结构的折射作用射出，但是必须要保证光射入的角度准确，其他角度不当的光由于不符合折射条件会被反射回基材上，再通过反射片和基材的共同作用反射回来[1]。通过这样的方式使背光源光线能够在棱镜片的辅助下，对光线进行不断的反射、折射，使光源被重复利用。原本发散的光线会通过棱镜片的折射以及反射作用，被控制在合适的角度（70°）内，进而提升中央视角轴向的亮度。

二、背光模组技术

背光模组的组成包括反射板、导光板、LED颗粒灯、cover、棱镜片等，导光板具有高通透性，通过与光学膜片的构成形成光源传播途径，背光模组光面和面板的增益效果更强。液晶显示器发光需要LEDLightbar的支持，向导光板进行侧方直射，导光板上下表面分布比较均匀，具有高反射率的特点而且不吸光，并通过导光板对光的传输方向进行引导，从而提升背光模组表面的亮度和光辉，导光板底部溢出的光，在通过反射片向导光板进行反射，使光可以向棱镜片以及扩散片进行投射，再通过棱镜片以及扩散片对光的均匀度以及辉度值进行修正，使光源的视角更大、更稳定，进而在液晶显示平中能够清晰的显示画面。光线传输中为了保证光线的利用效率，可以针对导光板间隙中散射的光线设置扩散片，要想提升液晶面板的中心增益效果还可以设置棱镜片[2]。通过这些薄膜基材的使用，能够提升整个背光模组的增益效果，并实现对光源的节约，使呈现的光线更柔和，当前液晶面板的背光照明系统为主要的应用趋势。

三、棱镜片的聚光原理

背光模组结构中棱镜片是一种非常重要的组成FILM材料，应用棱镜片的主要目的是为了对背光源光的有效应用，进而实现提升背光源组模亮度的作用。棱镜片应用的技术原理为通过对高通透性薄材质的处理，使其形成微细条纹光栅棱角，这样光线在这种特殊的材料中可以不断的被折射和反射，使原始的光线被重新分组。棱镜片通过加工打磨，会在表面形成方锥结构的小棱角，有利于棱镜片光线中央视角以及透光率的提升。增亮膜的应用可以使原始光源的亮度提升60%左右。当前市场LCD-TV棱镜片的亮度远远不足，因此会采用两张棱镜片进行垂直交迭，进而提升背光板的辉度，使其辉度达到120%[3]。也就是如果由于光源利用率低或者光线扩散而导致的显示屏显示亮度不足问题，可以通过两片棱镜上下垂直交迭的方式使分散的光线被聚拢并向中央靠近，进而实现对背光源亮度的提升，一般亮度能够提升2倍以上。

从棱镜片底部反射的不同角度光线，能够根据射出角度和利用率划分为不同的类型：

第一类：通过棱镜片棱角射出的光线，距离法线70度范围内的光线有利于提升亮度；

第二类：在通过棱镜片进行全反射后，光线仍然在棱镜片上，再被反射的光线；

第三类：经过棱镜片反射的光，距离法线70度外的光线将全部损失。

同时通过对背光模组材质的改变，有利于使背光模组的厚度发生变化，通过不同厂家棱镜片的试验发现，对于70度以内的光线、全反射的光线以及70度以外的光线比率会随着棱镜片参数发生变化。

四、液晶显示棱镜片提升光效率的方式

通过相关研究表明，背光模组光源中光线在液晶面板的射出率仅为11%，所以应用效率比较低。针对这种情况需要提升光线的穿透效率，而且还需要兼顾器件的损耗，保证绿色节能性。如果根据传统的研究理论分析，可以通过面板开口率进行调整，或者通过对背光模组光学组件的增加和设置完成，或者利用一些新型的彩色应用方案，对当前彩色滤光膜进行替代。开口率方面可以通过将非晶硅薄膜晶体管置换为低温多晶硅薄膜的方式进行，并优化阵列的结构设计。低温多晶硅相对于非晶硅来说在电子迁移率方面更具优势，高出两个数量级，同时器件的规模小。此外，为了提升透光率，还可以通过对存储电容以及阵列的微型化设计方式进行，增大透光区面积，缩小黑色矩阵面积，进而实现对开口率的提升。从液晶面板方面来说，其中的偏光片会导致一般光源损失，降低光线的利用率。针对背光模组，可以利用光学膜层进行铺设，并通过反射以及极化的方式使背光模组的下偏光片以及透射光等的计划方向一致，防止由于偏光作用造成光线损失。单独采用DBEF会提升液晶模组的亮度。

五、液晶显示棱镜片在背光源下的具体应用

对于模组来说不会因为棱镜片的薄厚度而影响聚光能力，针对不同棱镜片形态，模组表现具有一致性，但是零度时会影响中央点的辉度值。造成这种情况的原因主要为棱镜片不同的厂家、材质和加工工序以及表面结构等方面的不同导致的作用结果。

如果棱镜片垂直的棱角在45度左右会导致漏光情况的出现，如果棱角在70度左右漏光现象是最明显的。同时棱镜片的棱角与增益效果也具有直接的联系性，可以将侧视角光线向中央视角进行集中，使中央视觉变亮，侧视角亮度变暗。提升光敏胶的折射率会使模组的辉度值也会随着变化和提升。

增长幅度会缓慢降低，如果光敏胶折射率的增长大于1.6个小时，会导致模组增益效果的增长情况减弱。这也要求光敏胶的技术要不断的完善和提升。由此可见，为了提升增益效果，必须要牺牲视角，所以在实际的应用过程中必须要利用不同的棱镜片以及棱角进行搭配应用，进而实现提升中央视角和增益效果的作用，并有效降低产品成本。

棱角走向角的角度减小会提升增益效果，如果棱角的角度为0，棱角角度的走向以及背光源处于平行状态，增益效果是最强的，在0度以及90度之间，会随着棱角的增大，模组增效效果降低。

结语：

综上所述，液晶显示棱镜片在背光源的应用中需要尽可能的减少光学膜片的使用，这样有利于使背光模组成本降低，同时通过在表面形成的微结构，比如通过特殊成形技术的应用降低扩散膜和棱镜片的使用效率。同时也可以通过加入不同折射率颗粒材料的方式形成拟扩散作用。随着人们生活水平的提升，人们对视角的要求不断的提高，因此在未来的棱镜片技术中，需要尽可能的消除盲区，提升视角亮度。

参考文献：

[1]王化堃.液晶显示棱镜片在背光源下的应用研究[J].商品与质量,2016(38):89.

[2]彭敦云.液晶显示棱镜片在背光源下的应用研究[D].山东:曲阜师范大学,2015.

[3]范伟,代永平,姜丽,等.反射型硅基液晶显示模式[J].现代显示,2010(12):46-49.