CN100422816C - 显示器件和用于显示器件的背光单元 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于液晶器件的背光单元。所述背光单元包括第一光学片、用于向第一光学片提供光的光源、以及在第一光学片表面上的第一减反射层。

Description

显示器件和用于显示器件的背光单元
本申请要求2004年12月24日在韩国专利局申请的韩国专利申请No.2004-0112224的权益，在此引用该申请的全部内容作为参考。
技术领域
本发明涉及一种显示器件，特别涉及一种用于显示器件的背光单元。
背景技术
直到最近，显示器件通常使用阴极射线管(CRT)。目前，人们致力于研究和开发用来代替CRT的各种类型的平板显示器件，例如液晶显示(LCD)器件、等离子体显示面板(PDP)、场致发射显示器件、以及电致发光显示器件(ELD)。在这些平板显示器件中，LCD显示器件具有很多优点，诸如分辨率高，重量轻，外形薄，尺寸小，以及供电需要量低。
LCD器件通常包括以定距离间隔并彼此相对的两个基板，液晶材料介于两个基板之间。所述两个基板包括彼此相对的电极，施加于电极之间的电压可引发跨越液晶材料的电场。液晶材料中液晶分子的排列根据感应电场(induced electric field)的密度改变成感应电场的方向，由此改变LCD器件的透光性。从而LCD器件通过改变感应电场的强度来显示图像。与其它类型的显示器件相反，LCD器件为不发光的显示器件，这是由于如果没有某种光源(例如环境光或背光)，LCD器件就不能够显示图像。
图1为根据现有技术的包括背光单元的LCD器件横截面图。如图1所示，LCD器件10包括液晶显示面板LP和背光单元BL。
液晶显示面板LP包括彼此相对的第一基板22和第二基板5，以及液晶层14。在第一基板22上，设置有在转换区S中的薄膜晶体管T、在像素区P中的像素电极17、以及在存储区C中的存储电容器Cst。进一步，在第一基板22上设置限定像素区P的栅线13和数据线15。薄膜晶体管T包括栅极32、半导体图案34、以及源极36和漏极38。存储电容器Cst包括作为第一电极的部分栅线13和作为第二电极的金属图案30。栅极绝缘层GI覆盖栅线13和栅极32。在第二基板5上，设置有与相应像素区P对应的多个滤色片7a、7b和7c，在相邻的滤色片7a、7b和7c之间的黑矩阵6，以及公共电极18。
背光单元BL设置在液晶显示面板LP的下部，以便使从背光单元BL发出的光入射向液晶显示面板LP。发出的光透过液晶显示面板LP，液晶层14的光透射性根据像素电极17和公共电极18之间的感应电场而改变，从而显示图像。
背光单元BL分为侧光式背光单元和直下式背光单元。侧光式背光单元中的光源设置在液晶显示面板LP的侧面部分，而直下式背光单元中的光源设置在液晶显示面板LP的后部。
图2表示根据现有技术的LCD器件的侧光式背光单元。如图2所示，侧光式背光单元包括灯52、灯导架(lamp guide)54、导光板56、反射层58，以及多个光学片60。
灯导架54位于灯52的侧面部分，从而可保护并引导辐射光的灯52。导光板56使遍及其表面的辐射光均匀，以便背光单元BL向液晶显示面板LP(在图1中)提供均匀的光。反射层58位于导光板56底面之下，从而可将来自导光板56并向下发出的部分光反射回导光板56和液晶显示面板LP。
光学片60位于导光板56的上表面之上，其包括散射片61、第一棱镜片62a和第二棱镜片62b，以及保护片63。散射片61散射从导光片56发出的光，由此使其更加均匀。第一棱镜片62a和第二棱镜片62b具有表面图案，在该表面图案上，上升部分和下降部分交替。第一棱镜片62a的上升部分和下降部分垂直于第二棱镜片62b的上升部分和下降部分。第一棱镜片62a和第二棱镜片62b折射和会聚从散射片61发出的光，以提高其亮度。保护片63保护棱镜片62a和62b，并消除由第一棱镜片62a和第二棱镜片62b导致的光干涉。
通过如图2所示并在前面加以解释的组件，背光单元BL产生入射到液晶显示面板LP(在图1中)的光。为了显示具有高亮度的图像，需要背光单元BL产生高亮度的光。然而，在现有技术的背光单元中，损失了大量从灯52辐射的光。
图3说明根据现有技术的背光单元的光透射性。如图3所示，如果从导光板56发出的第一光L1具有约100％的亮度，则透过光学片60到液晶显示面板LP的第二光L2具有约60～70％的亮度，被光学片60反射的第三光L3具有约20～30％的亮度。因此，现有技术的背光单元损失了大量来自灯的光，从而降低了显示图像的亮度。此外，为了补偿大量光的损失，需要高电力消耗或昂贵的背光单元，用以发出高亮度的光。这些问题存在于具有背光单元的所有类型的显示器件中。
发明内容
因此，本发明在于提供一种显示器件和用于显示器件的背光单元，其能够基本上克服由于现有技术的局限和缺点所导致的一个或多个问题。
本发明的一个目的在于提供一种液晶显示器件，其能够减少在背光单元中的光损失量。
本发明的另一个目的在于提供一种背光单元，其能够减少其中的光损失量。
本发明另外的特征和优点将在以下描述中加以阐述，其中部分特征和优点可以从描述中显而易见地看到，或者从本发明的实践中得知。通过在本发明的说明书、权利要求书以及附图中具体指明的结构，本发明的这些和其它优点会得到了解和实现。
为了实现这些和其它优点，根据本发明的目的，如所具体和概括描述的，一种用于显示器件的背光单元包括第一光学片；用于向第一光学片提供光的光源；以及在第一光学片的表面上的第一减反射层，其中所述第一减反射层包括含偶氮聚合物的粗糙表面或者包括分布在第一减反射层表面上的胶粒。
在另一方面，一种显示器件包括显示面板、在显示面板底面上的第一光学片、用于向第一光学片提供光的光源、以及在第一光学片表面上的第一减反射层，其中所述第一减反射层包括含偶氮聚合物的粗糙表面或者包括分布在第一减反射层表面上的胶粒。
应当理解，前面的概述和下面的详细描述是示例性的和解释性的，是为了进一步解释所要求保护的本发明。
附图说明
下述附图作为说明书的一部分，是为了进一步理解本发明，该附图举例说明本发明的具体实施方式，并结合描述，用于解释本发明的原理。在附图中：
图1为根据现有技术的包括背光单元的LCD器件的横截面图；
图2表示根据现有技术的LCD器件的侧光式背光单元；
图3说明根据现有技术的背光单元的光透射性；
图4表示根据本发明第一个具体实施例的LCD器件的侧光式背光单元；
图5和图6表示根据本发明具体实施例的分别具有粗糙表面和多个胶粒的减反射层；
图7说明根据本发明具体实施例的背光单元的光透射性；以及
图8表示根据本发明第二个具体实施例的具有直下式背光单元的LCD器件。
具体实施方式
现在详细描述附图中所示的本发明的优选实施例。
图4表示根据本发明第一个具体实施例的LCD器件的侧光式背光单元。如图4所示，背光单元BL包括灯102，灯导架104，导光板106，反射层108，多个光学片111、112a、112b和113，以及多个减反射层115a～115d。
灯导架104覆盖导光板106的一侧。灯102位于灯导架104和导光板106之间，并由灯导架104覆盖。诸如冷阴极荧光灯(CCFL)的光源可以用作灯102。灯导架104保护并引导辐射光的灯102。导光板106使从灯102发出并遍及导光板106表面的光均匀，以便背光单元BL向液晶显示面板(未示出)提供均匀的光。反射层108位于导光板106的底面之下，从而将从导光板106向下发出的部分光朝向导光板106和液晶显示面板反射。
光学片位于导光板106的上表面上，包括顺序位于导光板106的上表面上的散光片111、第一棱镜片112a和第二棱镜片112b、以及保护片113。进一步，在散射片111、第一棱镜片112a和第二棱镜片112b、以及保护片113的底面上，分别设置有第一到第四减反射层115a～115d。
散射片111散射从导光板106发出的光，以使光更加均匀。第一棱镜片112a和第二棱镜片112b具有粗糙表面，其上升起部分和下降部分交替。第一棱镜片112a的上升部分和下降部分垂直于第二棱镜片112b的上升部分和下降部分。第一棱镜片112a和第二棱镜片112b折射和会聚从散射片111发出的光，以提高其亮度。保护片113保护棱镜片112a和112b，并消除由第一棱镜片112a和第二棱镜片112b导致的光干涉。
第一到第四减反射层115a～115d将从导光板106发出的通过光学片111、112a、112b和113反射的光减到最少。因此，第一到第四减反射层115a～115d使从导光板106发出的通过光学片111、112a、112b和113透射的光达到最大。
图5和图6表示根据本发明具体实施例的分别具有粗糙表面和多个胶粒的减反射层。
首先，如图5所示，减反射层115具有例如波形表面的粗糙底面，其朝向导光板106(见图4)或光源。减反射层115的粗糙表面具有交替设置的升起部分和下降部分。粗糙表面可以是由以下方法形成：在包含偶氮(AZO)聚合物或相似材料的聚合物层上形成图案，然后用激光束曝光该聚合物层。或者，减反射层115的粗糙表面也可以是由使用聚二甲基硅氧烷(PDMS)的模塑法形成。减反射层115的粗糙表面形成为上升部分和下降部分的宽度等于或小于100微米，更具体地，宽度在约100纳米和约100微米之间。换句话说，上升部分和下降部分的宽度可以是在粗糙表面的相邻峰和谷之间的宽度。
减反射层115的粗糙表面可以在较宽的波长范围内透射光，因此可以使从导光板106(在图4中)发出的大部分光透过光学片111、112a、112b和113(在图4中)。
其次，如图6所示，减反射层115具有基极层130和分布在基极层130底面上的多个胶粒140，基极层130的表面面向导光板106(见图4)或光源。胶粒140可以是由聚苯乙烯(polystylene)或相似材料制备得到。由于胶粒140具有很小的体积，它们的重量与表面积之比很大。因此，胶粒140主要是由表面作用控制，而不是由重力控制。由于胶粒140在其表面上具有电荷，胶粒140在基极层130上实质上不是均匀分布的。胶粒140这样的分布可以被称为胶体二聚物排列(colloidal dimer array)。
胶粒140的体积越大，胶粒140对具有较长波长的光的透射性越大。因此，为了透射具有较长波长范围的光，具有各不相同的体积的胶粒140分布在基极层130上。胶粒140形成为具有等于或小于约100微米的宽度，更具体地，宽度在10纳米和100微米之间。
如上所述，使用具有粗糙表面或胶粒的减反射层可提高从导光板或光源发出的光的透射性。
图7说明与根据现有技术的背光单元的透射性相比较，根据本发明具体实施例的背光单元的透射性。如图7所示，如果从导光板106发出的第一光L1具有约100％的亮度，则透过现有技术的光学片60(在图3中)的光为具有约60～70％亮度的第二光L2。然而，在第一具体实施例中透过组合层110和减反射层115a～115d的光为第二光L2和第四光L4，总起来说具有约等于第一光L1的亮度，所述组合层110具有光学片111、112a、112b和113。因此，从导光板106发出的大部分光射向液晶显示面板LP上。
如上所述，本发明的背光单元使用一个或多个减反射层，发出高亮度光。因此，可以减少由于背光单元或在背光单元中的光损失量，从而提高显示图像的亮度。此外，可以减少电力消耗和生产成本。
图8表示根据本发明第二个具体实施例的具有直下式背光单元的LCD器件。省去对与第一个具体实施例的部件相似的本具体实施例的部件的解释。除灯的设置以外，第二个具体实施例的背光单元与第一个具体实施例的背光单元相似。
如图8所示，LCD器件200包括液晶显示面板LP、源极驱动电路板230a和栅极驱动电路板230b、以及背光单元BL。液晶显示面板LP包括如图1所示的第一基板、第二基板以及液晶层。源极驱动电路板230a和栅极驱动电路板230b位于液晶显示面板LP的侧面部分。
背光单元BL位于液晶显示面板LP的下部，向液晶显示面板提供光。背光单元BL包括反射层208，多个灯202，多个光学片211、212a、212b、213，以及多个减反射层215a～215d。
如图8所示，在直下式背光单元BL中，与第一个具体实施例中的侧光式背光单元相反，多个灯202位于液晶显示面板LP的下面。灯202沿着一个方向平行设置。在第二个具体实施例中，由于灯202位于液晶显示面板LP的下面，可以省去第一个具体实施例的导光板106(图4)。尽管未在图8中示出，在灯202的两末端部分可以设置用于将灯202定位的灯导架。
在第二个具体实施例中的光学片包括顺序设置在灯202上的散射片211、第一棱镜片212a和第二棱镜片212b、以及保护片213。第一到第四减反射层215a～215d分别位于散射片211、第一棱镜片212a和第二棱镜片212b、以及保护片213的底面上。如关于第一个具体实施例的解释所述，第一到第四减反射层215a～215d中的每一个层具有粗糙表面或胶粒。
在本发明中，背光单元使用减反射层，以提高从背光单元发出的光的亮度。这样的背光单元可以应用于除LCD器件以外的使用背光单元显示图像的显示器件。减反射层还可以设置在光学片的上表面上，或者同时设置在光学片的上表面和底面上。
本领域技术人员可以显而易见地理解，在不偏离本发明的精神或范围内可作各种修改和变型。从而，如果对本发明所做的修改和变型在本发明所附的权利要求及其等同物的范围内，上述修改和变型均应为本发明所覆盖。

Claims (34)

1. 一种用于显示器件的背光单元，包括：
第一光学片；
用于向第一光学片提供光的光源；以及
在第一光学片表面上的第一减反射层，其中所述第一减反射层包括含偶氮聚合物的粗糙表面或者包括分布在第一减反射层表面上的胶粒。
2. 根据权利要求1所述的背光单元，其特征在于，所述第一减反射层是在第一光学片的底面上。
3. 根据权利要求1所述的背光单元，其特征在于，所述第一减反射层是在第一光学片的上表面上。
4. 根据权利要求3所述的背光单元，其特征在于，进一步包括在第一光学片底面上的第一底减反射层。
5. 根据权利要求1所述的背光单元，其特征在于，所述胶粒包括聚苯乙烯。
6. 根据权利要求1所述的背光单元，其特征在于，进一步包括第二、第三和第四光学片，其中，所述四个光学片为散光片、第一棱镜片和第二棱镜片、以及保护片。
7. 根据权利要求6所述的背光单元，其特征在于，进一步包括第二减反射层，所述第二减反射层位于第二到第四光学片的至少一个的表面上。
8. 根据权利要求7所述的背光单元，其特征在于，所述第二减反射层包括粗糙表面。
9. 根据权利要求8所述的背光单元，其特征在于，所述第二减反射层包含偶氮聚合物。
10. 根据权利要求7所述的背光单元，其特征在于，所述第二减反射层包括分布在第二减反射层表面上的胶粒。
11. 根据权利要求10所述的背光单元，其特征在于，所述分布在第二减发射层表面上的胶粒包含聚苯乙烯。
12. 根据权利要求1所述的背光单元，其特征在于，进一步包括在第一光学片底面上的导光板，其中，光源位于导光板的一侧。
13. 根据权利要求12所述的背光单元，其特征在于，进一步包括在导光板底面上的反射层。
14. 根据权利要求1所述的背光单元，其特征在于，所述光源直接位于第一光学片的底面下。
15. 根据权利要求14所述的背光单元，其特征在于，所述光源包括多个平行设置的灯。
16. 根据权利要求15所述的背光单元，其特征在于，进一步包括直接在光源下面的反射层。
17. 一种显示器件，包括：
显示面板；
在显示面板下表面上的第一光学片；
用于向第一光学片提供光的光源；以及
在第一光学片表面上的第一减反射层，其中所述第一减反射层包括含偶氮聚合物的粗糙表面或者包括分布在第一减反射层表面上的胶粒。
18. 根据权利要求17所述的显示器件，其特征在于，所述第一减反射层是在第一光学片的底面上。
19. 根据权利要求17所述的显示器件，其特征在于，所述第一减反射层是在第一光学片的上表面上。
20. 根据权利要求19所述的显示器件，其特征在于，在第一光学片的底面上进一步包括第一底减反射层。
21. 根据权利要求17所述的显示器件，其特征在于，所述胶粒包含聚苯乙烯。
22. 根据权利亚求17所述的显示器件，其特征在于，进一步包括第二、第三和第四光学片，其中，所述四个光学片为散射片、第一和第二棱镜片和保护片。
23. 根据权利要求22所述的显示器件，其特征在于，进一步包括第二减反射层，所述第二减反射层位于第二到第四光学片的至少一个的表面上。
24. 根据权利要求23所述的显示器件，其特征在于，所述第二减反射层包括粗糙表面。
25. 根据权利要求24所述的显示器件，其特征在于，所述第二减反射层包含偶氮聚合物。
26. 根据权利要求23所述的显示器件，其特征在于，所述第二减反射层包括分布在第二减反射层表面上的胶粒。
27. 根据权利要求26所述的显示器件，其特征在于，所述分布在第二减反射层的表面上的胶粒包含聚苯乙烯。
28. 根据权利要求17所述的显示器件，其特征在于，在第一光学片的底面上进一步包括导光板，其中，光源位于导光板的一侧。
29. 根据权利要求28所述的显示器件，其特征在于，在导光板的底面上进一步包括反射层。
30. 根据权利要求17所述的显示器件，其特征在于，所述光源直接位于第一光学片的底面下。
31. 根据权利要求30所述的显示器件，其特征在于，所述光源包括平行设置的多个灯。
32. 根据权利要求31所述的显示器件，其特征在于，进一步包括直接在光源下面的反射层。
33. 根据权利要求17所述的显示器件，其特征在于，所述显示面板为平板式显示面板。
34. 根据权利要求33所述的显示器件，其特征在于，所述显示面板为液晶显示面板。
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