CN100552511C - 背光单元 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种背光单元，在该背光单元中去除了从点光源(发光二极管)沿倾斜方向产生的亮线，使得在液晶面板上可以保持均匀的亮度。背光单元包括：棱镜导光板；发光二极管，设置在棱镜导光板的一侧上；亮线无效部分，设置到棱镜导光板，以便均匀地散射由从发光二极管发射的光产生的每个光聚集区的光，以防止沿特定方向的光的光谱，并防止产生亮线。

Description

背光单元

技术领域

本发明涉及一种背光单元。更具体地讲，涉及一种这样的背光单元，在该背光单元中，防止了从点光源产生的高亮度(high-luminosity)光聚集区产生亮线，从而在液晶面板上保持亮度均匀。

背景技术

传统背光单元的功能是用作非发射平板显示器(如液晶显示器)的照明装置，并可以根据光源的布置，分为直下光式和边光式。

传统的直下光式背光单元是一种在其中光源安装在平板显示器的正下方的背光单元，从而将光径直地照射到平板显示器上，而传统的边光式背光单元指的是一种在其中光源被安装在平板显示器的一侧上的背光单元，从而依靠将在后面描述的导光板将光照射到平板显示器上。

光源分为线光源和点光源。典型的线光源包括冷阴极荧光灯(CCFL)，在CCFL中，将电极安装在灯管的相对端，而点光源包括发光二极管(LED)。

CCFL可以发射高强度的白光，获得高亮度和高均匀性，并可以提供大面积的布局(layout)。然而，CCFL由高频的交流电信号驱动，并且其工作温度范围窄。

相反，与CCFL相比，LED的性能较差，但是LED由直流电信号驱动，寿命长、工作温度范围宽，并且可被制备得薄。

同时，在边光式背光单元中要使用导光板，导光板将来自线光源或点光源的入射光转换成面光，并沿垂直方向发送出面光。导光板由具有高透光率的丙烯酸类(acryl-based)透明树脂(如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))或烯烃类(olefiin-based)透明树脂制成。

在导光板的后表面上设置反射板，以使从导光板偏转的光返回至导光板。在导光板的前表面上设置光学片，从而漫射从导光板发射的光。

近来，由于在其后表面上形成有棱镜的棱镜导光板的亮度高且成本低，所以已经使用棱镜导光板。棱镜导光板是具有以精细的节距(pitch)在后表面上形成的棱镜图案的导光板。因此，尽管使用一个逆棱镜片(reverse prismsheet)来代替多个棱镜片，但是该棱镜导光板获得的亮度可高于先前的导光板的亮度。

如图1所示，传统的背光单元10包括棱镜导光板13、设置在棱镜导光板13的一侧18上的多个点光源23和设置在棱镜导光板13下方的反射板27。

在这种情况下，当点光源23发光时，光入射在设置在棱镜导光板13的一侧18上的光入射部分(incoming light section)13a上，然后在棱镜导光板13中被反射，随后从设置在棱镜导光板13的上部上的光出射部分(outgoinglight section)13b射出。

另外，在入射在棱镜导光板13上的光中，向下偏转的光被反射板27反射，再次入射到棱镜导光板13上，随后通过光出射部分13b射出。

然而，当点光源23向光入射部分13a发射光时，在光入射部分周围亮度相对增大，如图6A所示，从而产生像点一样的光聚集区。每个光聚集区的光通过棱镜导光板13的棱镜图案16形成光谱，使得在倾斜方向上产生亮线，从而降低了图像质量。

为了解决这个问题，在传统的背光单元中，每个棱镜被倒圆角，或者将棱镜图案应用于光入射部分。然而，这种方法在去除沿倾斜方向产生的亮线方面仍然存在局限。

在膝上电脑或移动电话中使用传统的边光式背光单元。在移动电话的情况下，沿倾斜方向产生的亮线使得不能使用棱镜导光板。

发明内容

因此，本发明的一方面提供了一种能够防止通过点光源产生的光聚集区沿倾斜方向产生亮线的背光单元，从而改善图像的较差的质量。

将在接下来的描述中部分阐述本发明另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明的实施而得知。

本发明的前面和/或其它方面通过提供一种背光单元来实现，该背光单元包括：棱镜导光板，用于引导光并包括棱镜；发光二极管，位于棱镜导光板的一侧上以发射光；亮线无效部分，均匀地散射由从发光二极管发射的光产生的光聚集区的光，以防止沿特定方向的光的光谱，并防止产生亮线。

根据本发明的一方面，亮线无效部分包括：平面部分，邻近于发光二极管设置到棱镜导光板；棱镜部分，设置在平面部分的一侧上，并反射发光二极管辐射的光。

另外，根据本发明的一方面，平面部分包括大于由从每个发光二极管发射的光产生的每个光聚集区的宽度的宽度。

另外，根据本发明的一方面，亮线无效部分还包括：光阻挡壁，设置在棱镜部分邻近于平面部分的一侧上，用于阻挡从光聚集区沿倾斜方向向棱镜部分传播的光；倾斜面，从光阻挡壁延伸，设置在棱镜部分的上部的一侧上，并均匀地散射穿过光阻挡壁的光。

另外，根据本发明的一方面，倾斜面的每个包括三角形和在与每个光阻挡壁公用的边缘处的最大宽度，并且倾斜面的每个与距离所述边缘的距离成比例地逐渐变窄。

此外，根据本发明的一方面，倾斜面的每个包括与从每个光聚集区沿倾斜方向分出的光的区域对应的区域，所述光聚集区由从每个发光二极管发射的光产生。

另外，根据本发明的一方面，平面部分的厚度小于从平面部分的下表面到棱镜部分的顶部的范围内的高度的三分之一。

另外，根据本发明的一方面，每个光阻挡壁的厚度大于从平面部分的下表面到棱镜部分的顶部的范围内的高度的三分之一。

本发明的另一方面提供了一种背光单元，该背光单元包括：导光板，包括其表面上的棱镜；反射板，设置得面向导光板的棱镜；发光二极管，与导光板的一侧分隔开；亮线无效部分，设置在导光板的一侧上，以沿所有的方向均匀地散射由从每个发光二极管发射的光产生的每个光聚集区的光，并防止沿特定方向产生亮线。

根据本发明的一方面，亮线无效部分包括在导光板一侧上的并邻近于发光二极管的平面部分，平面部分包括大于每个光聚集区的宽度的宽度。

另外，根据本发明的一方面，棱镜部分设置在平面部分的一侧上；亮线无效部分还包括光阻挡壁和倾斜面，其中，光阻挡壁与平面部分连接并设置在棱镜部分的一侧上，倾斜面从光阻挡壁延伸并设置在棱镜部分的上部上。

另外，根据本发明的一方面，倾斜面的每个遮蔽从每个光聚集区沿倾斜方向偏转的光。

另外，根据本发明的一方面，倾斜面的每个被设置为从与每个光阻挡壁连接的部分到棱镜部分的顶部。

附图说明

下面通过结合附图对实施例进行描述，本发明的这些和/或其他方面和优点将会变得清楚并更易于理解，在附图中：

图1是示出了传统背光单元的透视图；

图2是示出了根据本发明的背光单元的透视图；

图3是示出了根据本发明实施例的棱镜导光板的透视图；

图4是示出了根据本发明实施例的光传播路径的后视图；

图5是示出了根据本发明实施例的光传播路径的平面图；

图6A是示出了传统的液晶面板上的图像质量的照片；

图6B是示出了根据本发明实施例的液晶面板上的图像质量的照片。

具体实施方式

现在将详细地说明本发明的实施例，在附图中示出了本发明的示例，相同的标号始终表示相同的元件。以下，通过参照附图来描述实施例以解释本发明。

根据本发明的背光单元30包括：棱镜导光板33；反射板45，设置在棱镜导光板33的下方；发光二极管42，设置在棱镜导光板33的一侧；逆棱镜片50，设置在棱镜导光板33的上方。

在棱镜导光板33的一部分上设置有亮线无效部分(bright-line deadsection)35，该亮线无效部分35邻近于发光二极管42，以通过防止由从发光二极管42发射的光产生的每个光聚集区的光的光谱，来防止沿倾斜的方向产生亮线。

在亮线无效部分35的一侧设置包括多个棱镜的棱镜部分34，多个棱镜中的每个沿一个方向延伸。棱镜部分34引导(induce)从发光二极管42发射的光和由反射板45反射的光，并且将这些光提供给逆棱镜片50。

亮线无效部分35包括：平面部分36，在棱镜导光板33的一侧形成为平坦的；光阻挡壁37，形成棱镜部分34的一个侧壁；倾斜面39，通过倾斜地切除棱镜部分34的角形成。

同时，逆棱镜片50布置在棱镜导光板33的上方，聚集并漫射由棱镜导光板33引导的光，从而控制光的亮度特性。

逆棱镜片50包括多个棱镜，所述棱镜朝向棱镜导光板33的光出射部分33a间断地(discontinuously)形成。逆棱镜片50的这些棱镜被布置为基本上垂直于棱镜导光板33的棱镜。

反射板45被布置在棱镜导光板33的下方，并将从棱镜导光板33偏转的光反射到棱镜导光板33上。

将参照图3描述对棱镜导光板33提供的亮线无效部分35的详细结构。

平面部分36被设置为将棱镜导光板33邻近于发光二极管42的一端与棱镜部分34分隔开的空间，并形成为平坦的而没有突起。

根据本发明的实施例，平面部分36的宽度大于通过发光二极管42发射的光而形成的每个光聚集区的宽度。即，当每个光聚集区位于平面部分36中时，形成每个光聚集区的光沿所有的方向均匀地散射，从而在特定的方向上不会出现光谱现象，具体地讲，不会在倾斜的方向上出现光谱现象，因此，防止了传统技术的问题，即，防止产生倾斜的亮线。

同时，棱镜部分34位于平面部分36的一侧上，棱镜部分34的一个侧壁包括光阻挡壁37，光阻挡壁37阻挡沿倾斜方向从每个光聚集区散射的光的部分。

棱镜部分34包括向上突出的棱镜顶部34a和设置在棱镜顶部34a之间的棱镜根部34b。

每个倾斜面39通过倾斜地切除棱镜部分34邻近于光阻挡壁37的一个上角而具有预定的倾斜角，并遮蔽(cover)位于倾斜方向且没有被每个光阻挡壁37阻挡的低亮度的光，从而防止光谱现象。因此，倾斜面39防止沿倾斜方向产生亮线。

根据本发明的实施例，例如，每个倾斜面39包括如图3所示的三角形。因此，每个倾斜面39在与每个光阻挡壁37共有的边缘处的宽度最大，并且与距离该边缘的距离成比例地逐渐变窄。

根据本发明的实施例，平面部分36的厚度T1小于从平面部分36的下表面到棱镜部分34的顶部的范围内的高度T2的三分之一。即，如果平面部分36的厚度太厚，则相对地难以将背光单元30制备成纤薄。

根据本发明的实施例，每个光阻挡壁37的厚度T3大于从平面部分36的下表面到棱镜部分34的顶部的范围内的高度T2的三分之一。即，只有当每个光阻挡壁37超过预定的高度时，才可以阻挡从每个光聚集区散射的光向棱镜部分34散射。

以下，将描述根据本发明实施例的通过亮线无效部分35来防止产生亮线的方法。

如图4所示，当发光二极管42发光时，在大约90度的范围内辐射光。这时，取决于辐射角的亮度在发光二极管42的前方最强，并从发光二极管42的前方开始沿相对方向逐渐变弱。

因此，来自发光二极管42的前方的光在棱镜根部34b之间被引导，从而直线传播。然后，光入射在棱镜部分34的每个棱镜上，在棱镜部分34中被反射，向光出射部分33a(见图2)传播。随后，光穿过逆棱镜片50(见图2)，然后被照射到液晶面板(未示出)。

因此，每个光聚集区A与每个发光二极管42分开预定间隔形成在发光二极管42的前方，并包括椭圆形。

根据本发明的实施例，在从每个光聚集区A散射的光中，向棱镜根部34b行进的光B传播到棱镜部分34中，如上所述，但是沿着倾斜方向行进的光C被光阻挡壁37阻挡。

同时，没有被光阻挡壁37阻挡的光D到达倾斜面39，并具有低亮度。根据本发明的实施例，倾斜面39平坦地倾斜，而不具有像棱镜中那样的单独的折射结构，使得到达倾斜面39的光不形成光谱，从而不形成对应的亮线。因此，到达倾斜面39的光被均匀地散射在倾斜面39上。

如图5所示，当发光二极管42发光时，从发光二极管42发射的光入射在棱镜导光板33上，在棱镜导光板33的棱镜部分34中被反射，然后向光出射部分33a传播。从棱镜部分34偏转的光的部分被反射板45反射，返回到棱镜部分34，然后从光出射部分33a射出。

根据本发明的实施例，反射板45通过反射减少了光的损失，同时提高了从棱镜导光板33的光出射部分33a射出的光的均匀性。

因此，从光出射部分33a射出的光朝向逆棱镜片50传播。另外，射出的光沿倾斜方向传播，而不是沿垂直方向传播。

由逆棱镜片50的逆棱镜51引起的折射，使得这种射出的光沿垂直于液晶面板60的方向入射。在这方面，逆棱镜片50增大了光的前亮度(frontbrightness)。

根据本发明的实施例，形成在每个发光二极管42前方的每个光聚集区A的宽度小于平面部分36的宽度。形成每个光聚集区A的光被均匀地散射在平面部分36上。

从光聚集区A沿平行于棱镜部分34的方向传播的光入射在棱镜部分34上，在棱镜部分34中被反射，然后从光出射部分33a中射出。

然而，从光聚集区A沿倾斜方向向棱镜部分34传播的光被光阻挡壁37阻挡。另外，具有低亮度并且没有被光阻挡壁37阻挡的光在倾斜面39处不形成光谱，并通过倾斜面39被均匀地散射。因此，防止了如在传统的技术中沿倾斜方向产生的亮线。

图6A是示出了传统的液晶面板上的图像质量的照片，其中，沿倾斜的方向产生了亮线。可以发现，在安装有发光二极管的位置的周围显示出光聚集区，并且白色的长亮线沿倾斜方向从将产生的光聚集区开始。这些沿倾斜方向产生的亮线会劣化液晶面板的显示质量。

然而，如图6B所示，在根据本发明实施例而实现的液晶面板中，仅在发光二极管处显示出亮的光聚集区，并没有产生从光聚集区开始沿倾斜方向延伸的亮线。因此，能够防止液晶面板的显示质量被劣化，并提高亮度。

根据本发明的实施例，对棱镜导光板单独地提供亮线无效部分，从而防止由光聚集区导致的光谱现象，从而可以防止产生从每个光聚集区沿倾斜方向延伸的亮线。

按照这种方式，防止了亮线的产生，从而能够防止液晶面板的显示质量被劣化，并能够提高亮度。

另外，因为亮度增大，因此提高了显示质量。这样，尽管与传统技术的发光二极管的数量相比，发光二极管的数量减少了，但是亮度并没有降低。因此，可以降低成本负担，从而可以获得经济效益。

另外，根据本发明的实施例，抑制沿倾斜方向产生亮线，从而可以将棱镜导光板用于移动电话的液晶面板中。因此，根据本发明的实施例，可以仅使用一个逆棱镜片，而不是像现有技术一样使用两个逆棱镜片，从而可以节省成本，并可以加速使移动电话轻巧和纤薄的趋势。

尽管已经描述了本发明的几个实施例，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例做出改变，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (18)

1、一种背光单元，包括：

棱镜导光板，引导光并包括棱镜；

发光二极管，设置在棱镜导光板的一侧上以发光；

亮线无效部分，均匀地散射由从发光二极管发射的光产生的光聚集区的光，以防止沿特定方向的光的光谱，并防止产生亮线，

其中，亮线无效部分包括：平面部分，邻近于发光二极管设置到棱镜导光板；棱镜部分，设置在平面部分的一侧上，并反射发光二极管辐射的光；阻挡壁，设置在棱镜部分邻近于平面部分的一侧上，用于阻挡从光聚集区沿倾斜方向向棱镜部分传播的光；倾斜面，从光阻挡壁延伸，设置在棱镜部分的上部的一侧上，并均匀地散射穿过光阻挡壁的光。

2、根据权利要求1所述的背光单元，其中，平面部分包括大于由从每个发光二极管发射的光产生的每个光聚集区的宽度的宽度。

3、根据权利要求1所述的背光单元，其中，倾斜面的每个包括三角形和在与每个光阻挡壁公用的边缘处的最大宽度，并且倾斜面的每个与距离所述边缘的距离成比例地逐渐变窄。

4、根据权利要求3所述的背光单元，其中，倾斜面的每个包括与从每个光聚集区沿倾斜方向分出的光的区域对应的区域，所述光聚集区由从每个发光二极管发射的光产生。

5、根据权利要求1所述的背光单元，其中，平面部分的厚度小于从平面部分的下表面到棱镜部分的顶部的范围内的高度的三分之一。

6、根据权利要求1所述的背光单元，其中，每个光阻挡壁的厚度大于从平面部分的下表面到棱镜部分的顶部的范围内的高度的三分之一。

7、一种背光单元，包括：

导光板，包括其表面上的棱镜；

反射板，设置得面向导光板的棱镜；

发光二极管，与导光板的一侧分隔开；

亮线无效部分，设置在导光板的一侧上，以沿所有的方向均匀地散射由从每个发光二极管发射的光产生的每个光聚集区的光，并防止沿特定方向产生亮线，

其中，亮线无效部分包括：平面部分，设置在导光板一侧上的并邻近于发光二极管；棱镜部分，设置在平面部分的一侧上；光阻挡壁，与平面部分连接并设置在棱镜部分的一侧上；和倾斜面，从光阻挡壁延伸并设置在棱镜部分的上部上。

8、根据权利要求7所述的背光单元，其中：

平面部分包括大于每个光聚集区的宽度的宽度。

9、根据权利要求7所述的背光单元，其中，倾斜面的每个遮蔽从每个光聚集区沿倾斜方向偏转的光。

10、根据权利要求7所述的背光单元，其中，倾斜面的每个被设置为从与每个光阻挡壁连接的部分到棱镜部分的顶部。

11、一种背光单元，包括：

棱镜导光板，引导光并包括棱镜；

发光二极管，在棱镜导光板的一侧上；

亮线无效部分，邻近于发光二极管设置，以均匀地散射由从发光二极管发射的光产生的光聚集区的光，

其中，亮线无效部分包括：平面部分，为平坦的且邻近于发光二极管位于棱镜导光板的一侧，用于接收由从发光二极管发射的光产生的光聚集区的光；光阻挡壁，沿棱镜部分的侧壁形成，以阻挡从每个光聚集区沿倾斜方向散射的光的部分；倾斜面，通过倾斜地去除棱镜部分的角形成，从而倾斜面平坦地倾斜，以防止通过从发光二极管发射的光的光聚集区形成亮线。

12、根据权利要求11所述的背光单元，还包括：

逆棱镜片，在其一侧上具有逆棱镜，并设置在棱镜导光板的上方；

反射板，设置在棱镜导光板的下方，以将从棱镜导光板偏转的光反射回棱镜导光板上。

13、根据权利要求12所述的背光单元，其中，棱镜导光板还包括：

棱镜部分，引导从发光二极管发射的光和反射板反射的光，并将所述光提供到逆棱镜片，棱镜部分包括多个棱镜并设置在亮线无效部分的一侧，多个棱镜的每个沿一个方向延伸；

光射出部分，接收反射板反射的光并使反射的光向逆棱镜片传播。

14、根据权利要求13所述的背光单元，其中，向逆棱镜片传播的光由于逆棱镜片的逆棱镜引起的折射而沿垂直于液晶面板的方向入射。

15、根据权利要求11所述的背光单元，其中，形成在每个发光二极管的前方的每个光聚集区的宽度小于平面部分的宽度，并且光聚集区的光被均匀地散射在平面部分上。

16、根据权利要求14所述的背光单元，其中，从光聚集区沿平行于棱镜部分的方向传播的光入射到棱镜部分上，并在棱镜部分中被反射，从光出射部分射出。

17、根据权利要求11所述的背光单元，其中，每个光阻挡壁的厚度大于从平面部分的下表面到棱镜部分的顶部的范围内的高度的三分之一，使得可阻挡从每个光聚集区散射的光向棱镜部分散射。

18、根据权利要求17所述的背光单元，其中，每个光聚集区与每个发光二极管分隔开地形成在发光二极管的前方，并包括椭圆形。

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