CN101241264B - 具有改进的导光板的液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供具有改进的导光板的液晶显示装置，特别地，提供具有改进的导光板的背光组件以及制造方法。所述背光组件具有包括至少两个薄层的导光板和多个光学片，该光学片顺次叠置在液晶显示面板的后表面。

Description

具有改进的导光板的液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示装置(“LCD”)，特别地，涉及具有改进的导光板的背光组件以及制造方法。
本申请要求于2006年12月4日向韩国专利局提交的韩国专利申请NO.2006-0121533的优先权，其全部内容在此通过参考被结合。
背景技术
LCD装置具有液晶分子以矩阵形式布置在两块透明基板之间的结构，以及提供光给LCD面板的背光组件。
传统的背光组件包括：多个灯，用以保护灯的灯罩，用以将灯发射的光引导向LCD面板的导光板，布置在导光板后的反射片，以及多个叠置在导光板上的光学片。普通，背光组件的厚度占到LCD装置全部厚度的50％到95％，其中导光板的厚度占到LCD面板的厚度的50％到80％。相应地，导光板的厚度变得越大，而制造薄型LCD装置越困难。此外，用以改进光效率的形成在导光板的后表面的点和棱镜图案使用印刷处理，而印刷处理要求相当多的制造时间，导致生产率降低。
发明内容
根据一方面，本发明提供了一种薄且轻便的LCD装置，LCD装置具有容易生产的导光板。
根据本发明的另一方面，具有液晶面板的液晶显示装置的背光组件包括提供光给液晶显示面板的光源；导光板，导光板包括至少两个薄层，并且用以将来自光源的光引导给液晶显示面板；以及多个光学片，顺次叠置在液晶面板的后表面，其中导光板包括由光学薄膜形成的第一薄层和叠置在第一薄层上并且具有点图案的第二薄层。
导光板具有棱镜图案，其形成为由V形、锯齿形和三角形组成的组中选择的形状，并在面对光源的导光板的光入射部分上。
棱镜图案形成具有由下列公式确定的长度：
PL > N - 1 N * 100 %
其中，PL表示棱镜图案的长度，而N是LED灯的数目。
光学薄膜包括聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。
导光板形成具有大约20μm到大约600μm的厚度。
点图案包括多个点，其直径随着远离光源而变大。点图案可包括多个点，其直径在大约20μm到大约200μm的范围内，并且点图案的相邻的点以大约100μm到120μm的范围的距离相互分离。
根据本发明的另一方面，提供了一种包括液晶显示面板的液晶显示器；多个光源，提供光给液晶显示面板；导光板，其包括至少两个薄层并且用以将光源发射的光引导给液晶显示面板；多个光学片，顺次叠置在液晶显示面板的后表面；底架，容纳液晶显示面板、光源、导光板和光学片；以及顶架，围绕液晶显示面板的边缘并且覆盖底架的侧部，其中导光板包括由光学薄膜形成的第一薄层和叠置在第一薄层上的第二薄层以及具有点图案的层。
导光板包括棱镜图案，其具有从V形、锯齿形和三角形组成的组中选择的形状，并形成在面对光源的导光板的光入射表面上。
棱镜图案形成具有由下列公式确定的长度：
PL > N - 1 N * 100 %
其中，PL表示棱镜图案的长度，而N是LED灯的数目。
棱镜图案形成为面对LED灯和面对分离隔开的LED灯之间的缝隙的区域。
光学薄膜包括聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。
第二薄层由紫外线固化树脂形成。
导光板形成为具有大约20μm到大约600μm范围的厚度。
点图案包括多个点，其直径随着远离光源而变大。
此外，点图案可包括多个点，其直径在大约20μm到大约200μm的范围内，并且点图案的相邻的点以大约100μm到120μm的距离相互分离。
根据本发明的再一方面，一种制造液晶显示器的导光板的方法包括：准备围绕第一基辊卷绕的第一薄层；涂覆在第一薄层上的紫外线固化树脂；随之旋转具有凹槽和突起的模具，加压密封或压印紫外线固化树脂的顶部；当旋转的模具接触紫外线固化树脂的顶部时，形成第二薄层，第二薄层在相应于凹槽的区域具有点图案；固化具有点图案的第二薄层；围绕第二辊卷绕形成有第一和第二薄层的导光板。
光学薄膜优选包括聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。
此外，点图案包括多个点，其直径在大约20μm到大约200μm的范围内。
点图案形成为具有大约100μm到120μm的距离。
此外，导光板具有大约20μm到大约600μm范围的厚度。
另外，点图案包括多个点，其直径随着远离光源而变大。
附图说明
根据以下结合相关附图的详细描述，上述和其他本发明的目的、特征和优点将变得更明显。
图1是显示根据本发明实施例的LCD装置的分解透视图；
图2是显示根据本发明实施例的导光板的透视图；
图3是将图2所示的导光板的一部分放大的顶视图和截面图；
图4是显示根据本发明另一实施例的导光板的第二薄层的顶视图；
图5是为了描述根据本发明的导光板的光入射部分所示出的图2的导光板和LED灯的部分透视图；
图6和7是为了描述根据另一实施例的导光板的光入射部分的部分透视图；
图8是显示根据本发明另一实施例的导光板的截面图；
图9A到9C是描述制造图2所示的导光板过程的截面图；
图10是描述形成如图4所示第二薄层的过程的截面图；以及
图11A到11C是描述制造如图8所示的导光板的过程的截面图。
具体实施方式
图1是显示根据本发明实施例的LCD装置的分解透视图，而图2是显示根据本发明实施例的导光板的透视图。
参考图1，LCD装置包括LCD面板120，用以依照施加的图像信号显示图像；背光组件170，用以提供光给LCD面板120；模制框架110，用以容纳LCD面板120和背光组件170；顶架100；以及底架200。
LCD面板120包括薄膜晶体管(“TFT”)基板124和面对TFT基板124的彩色滤光基板122。液晶注入到TFT基板124和彩色滤光基板122之间，从而LCD面板120通过使用TFT调整液晶的光透射率来显示图像，TFTs以矩阵形式布置并作为开关元件。彩色滤光基板122包括彩色滤光器，彩色滤光器包括相应于各自的子像素区域的红、绿和蓝色滤光片，以致可由穿过彩色滤光器的光来显示图像。
顶架100配置以覆盖LCD面板120顶部表面的边缘，并且它的上/下/左/右面覆盖模制框架110和底架200的侧部。
模制框架110容纳LCD面板120和背光组件170，以防止移动并吸收从LCD面板120和背光组件170外部施加的碰撞。优选地，为了绝缘驱动电路，模制框架110由合成树脂或塑料材料制成。
包括发光二极管(“LED”)灯180、反射片190、导光板160、散射片178、棱镜片174和保护片172的背光组件170提供光给LCD面板120。
以规律的间隔布置的LED灯180提供光给导光板160。这样的LED灯180是PN结半导体二极管，当前向偏置时，PN结半导体二极管发射光子。当少数载流子与相反极性的载流子在二极管的带状间隙中重组时，发生光发射。LED灯180可以是普通LED、高亮度LED等。当施加电流时，普通LED发射均匀亮度的光，没有电压降，而高亮度LED发射高亮度的光，并且在发射光时导致电压降。
两个到三个散射片178和棱镜片174可相互适当地结合在一起，以散射或会聚从导光板160发射的光，并且改进亮度和视角。保护片172被提供在散射片178或棱镜片174上，以保护这些片刮蹭，以及当运输背光组件170时防止这些片移动。
反射片190将射向导光板160的底部的光反射回导光板160。为此，反射片190通过在预制片上覆盖高反射材料而制成。使用的预制片可是铝(AL)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等，而反射材料可以是银(Ag)、钛(Ti)等。
形成为具有至少两薄层162和164的导光板160均匀地散射从LED灯180发射到导光板160整个表面的光。为了简洁起见，薄层162和164将被指代为第一和第二薄层，但是可使用更多层。
参考图3，第一薄层162由光学薄膜形成，而第二薄层164叠置在第一薄膜162的后表面。光学薄膜包括聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。当第一薄层162由光学薄膜形成时，导光板160的厚度可减小，并可制造薄型导光板160。如图所示，可形成包括非常薄的两薄层162和164的导光板160，厚度FH在大约20μm到大约600μm范围内。
第二薄层164包括具有呈多角形、半椭圆形或半圆形的多个点构成的点图案，以改变入射到LCD面板120上的光的角度，并散射它，从而改进亮度和视角。第二薄层164由压印处理紫外线固化树脂制成。有利地，在点图案形成的各个相邻圆的中心之间的距离PP是大约100到大约120μm，并且点图案166形成的圆可各自具有在大约20μm到大约200μm的直径D。
图4是显示根据本发明的另一实施例的导光板160的第二薄层164的顶视图。如图所示，点图案可形成为使得第二薄层164上形成的圆的直径从邻接LED灯180的区域逐渐向相反侧变大，因此在没有LED存在的区域更一致地散射光。
图5是为了描述根据本发明的导光板的光入射部分示出的图2的导光板和LED灯的部分透视图。如图所示，导光板160的光入射部分L具有形成为V形、锯齿形或三角形的棱镜图案168，以有效地散射从LED灯180发射的光。LED灯180布置为以规则的间隔相互分离，并面对导光板160的光入射部分L。此外，棱镜图案168被形成在相应于LED灯180的区域LL以及相应于相互分离的LED灯180之间的间隙G的区域。换句话说，形成在导光板160的光入射部分L上的棱镜图案168的长度PL由以下公式确定：
PL > N - 1 N * 100 %
其中，N表示LED灯的数目。
例如，如果第一到第五LED灯180布置为面对导光板160的光入射部分L，棱镜图案168的长度PL根据公式1应当为超过光入射部分L的总长度的80％。也就是说，棱镜图案168形成在从相应于第一LED灯180的区域到相应于第五LED灯180的区域。
图6和7是描述根据另一实施例的导光板的光入射部分的部分透视图。如图6所示，如果形成第一到第四LED灯180，棱镜图案168的长度PL根据公式1应当为超过光入射部分L的总长度的75％。此外，如图7所示，如果形成第一到第三LED灯180，棱镜图案168的长度PL根据公式1应当为超过光入射部分L的总长度的66％。从而，相比较传统棱镜图案在相应于LED灯的每一个区域形成的方案，根据本发明的棱镜图案168的形成过程可被简化。
图8是显示根据本发明另一实施例的导光板的截面图
参考图8，导光板160包括第一到第三薄层162、218和228。第二薄层218形成在第一薄层162的前表面上，而第三薄层228布置在第一薄层162的后表面上。第一薄层162由光学薄膜形成。第二和第三薄层218和228包括点图案，所述点图案具有呈多角形、半椭圆形或半圆形的多个点，以改变LCD面板120上的光的入射角度，并散射光，从而改进亮度和视角。因此，由于第一到第三薄层162、218和228与本发明的第一实施例具有相同结构，第一到第三薄层162、218和228的详细描述被省略。
图9A到9C是描述制造根据本发明的导光板的过程的截面图。
如图9A所示，第一薄层162围绕第一基辊150卷绕。第一薄层162由光学薄膜形成，所述光学薄膜包括聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。第一薄层162被转移到树脂涂层装置。如图9B所示，树脂涂层装置152将紫外线固化树脂140涂敷在第一薄层162的表面上。
随后，具有凹槽156和突起154的旋转压印模具155布置在紫外线固化树脂140上，如图9C所示。旋转压印模具155以预定的方向旋转以使得突起154的表面接触紫外线固化树脂140，从而压印紫外线固化树脂140。
因此，紫外线固化树脂140的一部分被转移到旋转压印模具155的凹槽156内，形成第二薄层164，点图案166通过旋转压印模具155上的凹槽156而转移到第二薄层164。点图案166的点可形成为具有在20μm到200μm的直径，以及相邻点之间的距离在大约100μm到大约120μm范围内。形成在第一薄层162上的第二薄层164随后通过紫外线辐射而被固化。接着，第一和第二薄层162和164围绕第二基辊158顺序地卷绕。
图10是描述形成根据本发明另一实施例的第二薄层的过程的截面图。如图所示，包括多个具有不同尺寸的凹槽232的旋转压印模具230被用于在第二薄层238上形成点图案236，点图案236具有多个不同直径的点。也就是说，形成在第二薄层238的点图案236的点具有逐渐变大的直径。
第二薄层238上的点图案可通过修改压印模具230而不同，以确保有效率的制造过程。
图11A到11C是描述制造根据本发明另一实施例的导光板的过程的截面图。
首先，如图11A所示，第一薄层162围绕第一基辊150卷绕。第一薄层由光学薄膜形成，光学薄膜包括聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。第一薄层162被转移到第一和第二树脂涂层装置250和252，如图11B所示。第一和第二树脂涂层装置250和252将第一和第二紫外线固化树脂254和256涂敷在第一薄层162的前和后表面。
随后，具有凹槽212和突起214的第一旋转压印模具210布置在第一紫外线固化树脂254的顶部，具有凹槽222和突起224的第二旋转压印模具220布置在第二紫外线固化树脂256的顶部，如图11C所示。因此，第一和第二旋转压印模具210和220以预定方向旋转，以将第一和第二旋转压印模具210和220的突起214和224的表面接触第一和第二紫外线固化树脂254和256，因此压印第一和第二紫外线固化树脂254和256。因此，当第一和第二紫外线固化树脂254和256的一部分移动到旋转压印模具210和220的凹槽212和222之内时，第二和第三薄层218和228形成有从凹槽212和222转移的点图案216和226。这里，可形成具有在20μm到200μm的直径以及相邻的点之间的距离在大约100μm到大约120μm的点图案166。形成在第一薄层162上的第二和第三薄层218和228随后通过紫外线而被固化。接着，形成在第一薄层162的前后表面上的第二和第三薄层218和228围绕第二基辊158卷绕。
如上面详细描述，导光板形成为具有由光学薄膜形成的第一薄层和具有使用压印模具形成在第一薄层的后表面上的点图案的第二薄层。随着使用光学薄膜作为第一薄层，可减少导光板的整体厚度，因此可制造薄且轻巧的LCD装置。此外，相应于本发明的导光板的制造方法通过使用辊到辊过程来传输导光板以及使用旋转压印模具来形成第二薄层上的点图案，可简化制造过程，减少制造时间以及改进生产率。
此外，本发明通过在导光板的光入射部分形成具有V形的棱镜图案，可改进LCD装置的光效率，导光板的光入射部分不限于面对光源的部分。
尽管已经详细描述本发明的实施例，也可清楚地理解，基于在此教导的发明精神的许多变型和/或修改对本领域技术人员是显而易见的，并仍然落入本发明的精神和范围内，如附加的权利要求所定义。

Claims (16)

1.一种具有液晶显示面板的液晶显示器的背光组件，包括：
光源，用于提供光给液晶显示面板；
导光板，包括至少两个薄层，用于将来自光源的光引向液晶显示面板；
多个光学片，顺次叠置在液晶显示面板的后表面上；
其中，所述导光板包括由光学薄膜形成的第一薄层和叠置在第一薄层上的第二薄层，所述第二薄层具有点图案，
其中，所述导光板包括形成在面对光源的导光板的光入射部分上的棱镜图案，所述棱镜图案形成为从V形、锯齿形和三角形组成的组中选择的形状，
其中，所述光源是LED灯，和
其中，所述棱镜图案形成为具有由下列公式确定的长度，而棱镜图案形成在面对LED灯的区域和面对彼此间隔的LED灯之间的缝隙的区域：
PL > N - 1 N * 100 % ,
其中，PL表示棱镜图案的长度相对于光入射部分的长度的百分数，而N是LED灯的数目。
2.如权利要求1所述的背光组件，其中，所述光学薄膜包括聚碳酸酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯。
3.如权利要求1所述的背光组件，其中，所述导光板形成为具有20μm到600μm的厚度。
4.如权利要求1所述的背光组件，其中，所述点图案包括多个点，所述点的直径随着远离光源而变大。
5.如权利要求1所述的背光组件，其中，所述点图案包括多个点，所述点的直径在20μm到200μm的范围内，其中点图案的相邻点之间的距离在100μm到120μm范围内。
6.一种液晶显示器，包括：
液晶显示面板；
一个或更多光源，提供光给液晶显示面板；
导光板，包括至少两个薄层，并且将光源发射的光引向液晶显示面板；
多个光学片，顺次叠置在液晶显示面板的后表面上；
底架，容纳液晶显示面板、光源、导光板和光学片；以及
顶架，围绕液晶显示面板的边缘并覆盖底架的侧部，
其中，导光板包括由光学薄膜形成的第一薄层和叠置在第一薄层上并具有点图案的第二薄层，
其中，所述导光板包括形成在面对光源的导光板的光入射部分上的棱镜图案，所述棱镜图案形成为从V形、锯齿形和三角形组成的组中选择的形状，
其中，所述光源是LED灯，
其中，所述棱镜图案形成为具有由下列公式确定的长度，而棱镜图案形成在面对LED灯的区域和面对彼此间隔的LED灯之间的缝隙的区域：
PL > N - 1 N * 100 % ,
其中，PL表示棱镜图案的长度相对于光入射部分的长度的百分数，而N是LED灯的数目。
7.如权利要求6所述的液晶显示器，其中，所述第二薄层由紫外线固化树脂形成。
8.如权利要求6所述的液晶显示器，其中，所述导光板具有20μm到600μm的厚度。
9.如权利要求6所述的液晶显示器，其中，所述点图案包括多个点，所述点的直径随着远离光源而变大。
10.如权利要求6所述的液晶显示器，其中，所述点图案包括多个点，所述点的直径在20μm到200μm的范围内。
11.一种液晶显示器的导光板的制造方法，包括：
准备围绕第一基辊卷绕的第一薄层；
在第一薄层上涂敷紫外线固化树脂；
通过具有凹槽和突起的旋转模具压印紫外线固化树脂的上部；
当旋转模具接触紫外线固化树脂的上部时，形成具有点图案的第二薄层，所述点图案形成在相应于凹槽的区域；
固化具有点图案的第二薄层；以及
围绕第二辊卷绕形成有第一和第二薄层的导光板，
其中，所述导光板包括形成在面对光源的导光板的光入射部分上的棱镜图案，所述棱镜图案形成为从V形、锯齿形和三角形组成的组中选择的形状，
其中，所述光源是LED灯，和
其中，所述棱镜图案形成为具有由下列公式确定的长度，而棱镜图案形成在面对LED灯的区域和面对彼此间隔的LED灯之间的缝隙的区域：
PL > N - 1 N * 100 % ,
其中，PL表示棱镜图案的长度相对于光入射部分的长度的百分数，而N是LED灯的数目。
12.如权利要求11所述的方法，其中，所述第一薄层由光学薄膜形成，所述光学薄膜包括聚碳酸酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯。
13.如权利要求11所述的方法，其中，所述点图案包括多个点，所述点的直径在20μm到200μm的范围内。
14.如权利要求13所述的方法，其中，所述点图案的相邻点之间的距离在100μm到120μm范围内。
15.如权利要求11所述的方法，其中，所述导光板形成具有20μm到600μm的厚度。
16.如权利要求11所述的方法，其中，所述点图案包括多个点，所述点的直径随着远离光源而变大。
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