CN101655202B - 亮度均匀性提高的背光组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种亮度均匀性提高的背光组件。本发明揭示了一种背光组件和具有该背光组件的显示设备。漫射板设置在多个灯上方。引起对比反转的漫射图案和不引起对比反转的漫射图案以交替的方式沿着灯的纵向方向布置在漫射板表面上。因此，灯所在的第一区域和相邻的两个灯之间的第二区域之间的亮度差异被减少，从而提高来自该背光组件的光的亮度均匀性。

Description

亮度均匀性提高的背光组件
本申请要求于2008年8月21日提交的第2008-81970号韩国专利申请的优先权，该申请的全部内容通过引用包含于此。
技术领域
本发明涉及一种背光组件。更具体地讲，本发明涉及一种能减少总装置厚度并能提高亮度均匀性的背光组件。
背景技术
通常，液晶显示器(LCD)是一种利用液晶胞的光学特性来显示图像的显示设备。因为LCD是非发射装置，所以它通过从设置在液晶显示面板后表面后面的背光组件接收光来显示图像。
背光组件根据光源位置分为直下式背光组件和边光式背光组件。直下式背光组件通过使用位于液晶显示面板后面的光源而直接照射液晶显示面板的整个表面。直下式背光组件通常包括多个光源，以确保与边光式背光组件的光亮相比更高的亮度。
直下式背光组件包括一个或多个发射光的灯，以及设置在灯的前面来漫射从灯发射的光的漫射板。直下式背光组件的一个缺点是它的光具有不均匀的亮度分布。换句话说，背光组件的接近灯(例如，与灯叠置)的区域比背光组件的不接近灯(例如，相邻的两个灯之间)的区域更亮。这种不均匀的亮度分布降低了来自直下式背光组件光的亮度均匀性。
发明内容
因此，本发明的示例性实施例提供了一种能减少整体厚度并能提高其亮度均匀性的背光组件。
在本发明的示例性实施例中，背光组件包括多个灯和漫射板。灯被布置成发光。漫射板被布置成接收和漫射灯发射的光，并且漫射板具有第一区域和第二区域，第一区域与灯叠置，第二区域与灯之间的空间叠置。漫射板包括第一漫射图案和第二漫射图案。
第一漫射图案在第一区域中以第一密度形成且在第二区域中以第二密度形成。第二密度低于第一密度。第二漫射图案在第一区域中以第三密度形成且在第二区域中以低于第三密度的第四密度形成。在这种情况下，第一密度与第二密度的比不同于第三密度与第四密度的比。
引起对比反转的漫射图案和不引起对比反转的漫射图案沿着灯的纵向方向以交替的方式布置在漫射板的面向灯的表面上。
因此，第一区域和第二区域之间的亮度差异能被减少，从而提高了背光组件发射的光的亮度均匀性。
附图说明
通过参照下面结合附图考虑的详细描述，本发明的上述和其他优点将变得易于清楚，附图中：
图1是示出根据本发明背光组件的示例性实施例的剖视图；
图2是示出图1中示出的背光组件的平面图；
图3是示出图2中示出的第一区域和第二区域中的亮度分布的曲线图；
图4是示出根据相位随机值和周期随机值之比的印刷图案的密度的示图；
图5A是示出引起对比反转的第二漫射图案的模拟的示图；
图5B是示出没有引起对比反转的第一漫射图案的模拟的示图；
图5C是示出当使用第一漫射图案和第二漫射图案时的模拟的示图；
图6是示出根据本发明液晶显示器的示例性实施例的剖视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图更详细地描述本发明的优选实施例。
图1是示出根据本发明背光组件的示例性实施例的剖视图，图2是示出第一印刷图案和第二印刷图案密度的漫射板的示意性平面图。
参照图1和2，背光组件100包括多个灯110、漫射板120、光学片130和反射板140。
灯110以预定的间隔相互分隔开，且彼此平行地布置。每个灯110可包括冷阴极管荧光灯。漫射板120设置在灯110上方，以漫射来自灯110并穿过漫射板120底表面的光并输出该光。
漫射板120分为接收较多量的光的第一区域A1和接收较少的光第二区域A2。具体地讲，在漫射板120中，灯110所处的第一区域A1接收大量的光，相邻的两个灯110之间的第二区域A2接收较少的光。
第一区域A1和第二区域A2之间亮度差异根据第二距离d2与第一距离d1之比改变。如图1中所示，第一距离d1代表漫射板120的底表面和灯110的中心之间的距离，第二距离d2代表相邻的两个灯110的中心之间的距离。换句话说，如果第二距离d2与第一距离d1的比增加，则第一区域A1和第二区域A2之间的亮度差异增加。因此，背光组件100的亮度均匀性变差。
然而，最近，背光组件100已变得更薄，从而在物理上限制了第一距离d1。因此，相邻的两个灯110的中心之间的第二距离d2增大至漫射板120的底表面和灯110的中心之间的第一距离d1的至少大约四倍。
为了在第二距离d2与第一距离d1之比增加的情况下减少来自第一区域A1和第二区域A2的光的亮度差异，根据本示例性实施例，在漫射板120的底表面上设置第一漫射图案151和第二漫射图案152。第一漫射图案151和第二漫射图案152包括包含二氧化钛(TiO2)的白色墨，且基本同时地被印刷在漫射板120的底表面上。第一漫射图案151和第二漫射图案152在漫射板120的底表面上沿着灯110的纵向方向以交替的方式布置。
第一漫射图案151在第一区域A1中具有第一密度，且在第二区域A2中具有低于第一密度的第二密度。第二漫射图案152在第一区域A1中具有第三密度，且在第二区域A2中具有低于第三密度的第四密度。如在这里所使用的，“密度”是指漫射板120的每单位面积中被漫射图案占据的面积。
第一密度与第二密度的比不同于第三密度与第四密度的比。在本示例性实施例中，第一密度与第二密度的比可以小于第三密度与第四密度的比。
同时，光学片130设置在漫射板120上方以漫射和会聚来自漫射板120的光，使得亮度均匀性、视角和前视亮度能够改善。这样，由于光学片130而使得特性(例如亮度均匀性、视角和前视亮度)改进的光被提供给显示面板(未示出)。
反射板140设置在灯110后面，以将从灯110泄露的光反射到漫射板120，使得背光组件100的光学效率能被提高。反射板140包括具有高反射率的反射材料(例如，铝(Al))。另外，反射板140的两端向漫射板120弯曲，以将从灯110中最外边的灯发射的光有效地反射到漫射板120。因此，可以防止沿着漫射板120的与灯110平行地延伸的边缘的亮度劣化。
图3是示出图2中示出的第一区域A1和第二区域A2中的亮度分布的曲线图。
在图3中，第一曲线G1代表光穿过漫射板120之前光的亮度分布，第二曲线G2代表光穿过具有第一漫射图案151的漫射板120之后光的亮度分布。第三曲线G3代表光穿过具有第二漫射图案152的漫射板120之后光的亮度分布，第四曲线G4代表光穿过具有交替布置的第一漫射图案151和第二漫射图案152的漫射板120之后光的亮度分布。参照第一曲线G1，在光穿过漫射板120之前，光具有正弦波形式的亮度分布。具体地讲，最高亮度的光出现在灯110所在的第一区域A1的中心，最低亮度的光出现在相邻的两个灯110之间的第二区域A2的中心。在光穿过漫射板120之前，其具有大约180尼特到大约260尼特范围内的亮度分布，高于已经穿过漫射板120的光的亮度分布。另外，在光穿过漫射板120之前，第一区域A1的中心和第二区域A2的中心之间的光亮度差异是大约70尼特。
参照第二曲线G2，已经穿过具有第一漫射图案151的漫射板120的光具有正弦波形式的亮度分布。换句话说，最高亮度的光出现在灯110所在的第一区域A1的中心，最低亮度的光出现在相邻的两个灯110之间的第二区域A2的中心。因此，当从具有第一漫射图案151的漫射板120上方测量光的亮度时，在具有第一漫射图案151的漫射板120上方，第二区域A2中的光的亮度低于第一区域A1中的光的亮度。
在第一漫射图案151的情况下，因为第一密度和第二密度之间的差异没有超过临界比，所以对比反转没有发生。“对比反转”是第二区域A2中的光变得比第一区域A1中的光亮的情形。如果第一密度没有充分地区别于第二密度，则第一密度与第二密度的比低于对比反转发生的临界比。
对比第一曲线G1和第二曲线G2，能看出穿过漫射板120的光具有的亮度分布为大约140尼特到大约180尼特，低于在光穿过漫射板120之前获得的亮度分布。检查第二曲线G2，还能看出，第一区域A1的中心和第二区域A2的中心之间的亮度差异只是大约20尼特，低于光穿过漫射板120之前获得的亮度差异。
同时，参照第三曲线G3，已经穿过具有第二漫射图案152的漫射板120的光在灯110所处的第一区域A1的中心具有最低的亮度，且在相邻的两个灯110之间的第二区域A2的中心具有最高亮度。换句话说，当从具有第二漫射图案152的漫射板120上方测量光的亮度时，在具有第二漫射图案152的漫射板120上方，第一区域A1中的亮度低于第二区域A2中的亮度。这种第一区域A1和第二区域A2相对亮度的反转表明对比反转已经发生。
如图2中所示，在第二漫射图案152的情况下，因为第三密度和第四密度之间的差异超过了临界比，所以从第一区域A1发射的光被有效地漫射。因此，发生第二区域A2中的亮度变得比第一区域A1中亮度高的对比反转。
然而，如图2中所示，如果第一漫射图案151和第二漫射图案152在漫射板120上沿着灯110的纵向方向交替地布置，则已经穿过漫射板120的光具有第四曲线G4形式的亮度分布。第四曲线G4是基于第二曲线G2和第三曲线G3的平均。因此，第一区域A1的中心和第二区域A2的中心之间的亮度差异减少到大约10尼特，且已经穿过漫射板120的光的亮度均匀性能被提高。
如图3中所示，因为从具有第一漫射图案151或第二漫射图案152的漫射板120出射的光具有正弦波形式的亮度分布，所以第一漫射图案151和第二漫射图案152的密度可以定义成等式1中示出的正弦函数。
等式1
Figure G2009101674424D00051
在方程1中，Y表示第一漫射图案151和第二漫射图案152中每个漫射图案的密度，x表示沿着垂直于灯110的方向距漫射板120的边缘(例如，图2中示出的左边缘)的距离，R周期是正弦波的周期随机值，R相位正弦波的相位随机值。在本示例性实施例中，周期随机值R周期范围可为0.1到0.2。当假设周期随机值R周期被设置为0.1，且正弦波的周期被设置为“α”时，该正弦波的周期可在“-(0.1×α)”到“+(0.1×α)”范围内随机地变化。此外，当假设相位随机值R相位被设置为0.2，且正弦波的相位设置为“β”时，该正弦波的相位可在“-(0.2×β)”到“+(0.2×β)”范围内随机地变化。
第一漫射图案151和第二漫射图案152的密度根据周期随机值R周期及相位随机值R相位与周期随机值R周期的比(R相位/R周期)调整。
图4是示出根据相位随机值与周期随机值之比的印刷图案的密度的示图。
具体地讲，图4示出了在周期随机值固定为0.1的情况下当相位随机值以0.0、0.4、0.8、1.2、1.6、2.0、2.4和2.8顺序增加时的印刷图案的密度。具体地讲，如图4中所示，第一方框131代表当相位随机值与周期随机值之比是0时的印刷图案的密度，第二方框132代表当相位随机值与周期随机值之比是4时的印刷图案的密度。第三方框133代表当相位随机值与周期随机值之比是8时的印刷图案的密度，第四方框134代表当相位随机值与周期随机值之比是12时的印刷图案的密度。第五方框135代表当相位随机值与周期随机值之比是16时的印刷图案的密度，第六方框136代表当相位随机值与周期随机值之比是20时的印刷图案的密度。另外，第七方框137代表当相位随机值与周期随机值之比是24时的印刷图案的密度，第八方框138代表当相位随机值与周期随机值之比是28时的印刷图案的密度。
另外，图4的第一方框131至第八方框138的白色部分代表印刷图案的密度相对高的区域，且第一方框131至第八方框138的黑色部分代表印刷图案的密度相对低的区域。
如图4中所示，随着相位随机值与周期随机值的比从28减小到0，白色部分集中于灯110所处的第一区域A1中，且黑色部分集中于相邻的两个灯110之间的第二区域A2中。因此，当相位随机值与周期随机值的比被减小时，第二区域A2中的亮度变得比第一区域A1中的亮度高的对比反转的可能性可提高。
相反，随着相位随机值和周期随机值的比从0增大到28，白色部分越来越少地集中于第一区域A1中，且分散到第二区域A2中。因此，如果相位随机值与周期随机值的比增大，则第二区域A2中的亮度变得比第一区域A1中的亮度高的对比反转的可能性可减少。
在本示例性实施例中，通过在相位随机值与周期随机值的比从28逐渐减小到0的同时测量来自漫射板120的光的亮度，选择引起对比反转的相位随机值与周期随机值的比。如果确定了引起对比反转的相位随机值与周期随机值的比的临界值，则选择具有比临界值小的值的印刷图案作为第二漫射图案152，且选择具有比临界值大的值的印刷图案作为第一漫射图案151。
图5A是示出引起对比反转的第二漫射图案152的模拟的示图，图5B是示出没有引起对比反转的第一漫射图案的模拟的示图，图5C是示出当使用第一和第二漫射图案时的模拟的示图。
具体地讲，图5A示出了具有0.1的周期随机值和1.2的相位随机值的第二漫射图案152，图5B示出了具有0.1的周期随机值和2.4的相位随机值的第一漫射图案151。图5A和5B示出了当两个灯110的中心之间的第二距离d2(见图1)是漫射板120的底表面和灯110的中心之间的第一距离d1(见图1)的四倍长时第二漫射图案152和第一漫射图案151的模拟结果。
如图5A中所示，如果相位随机值与周期随机值的比被设置为12，则白色部分集中在第一区域A1中，黑色部分集中在第二区域A2中。因此，第二区域A2中的亮度变得比第一区域A1中的亮度高的对比反转发生。
然而，如图5B中所示，如果相位随机值与周期随机值的比被设置为24，则白色部分不集中在第一区域A1中，而分散到第二区域A2中。因此，第二区域A2中的亮度变得比第一区域A1中的亮度高的对比反转不发生。
如图5C中所示，如果不引起对比反转的第一漫射图案151和引起对比反转的第二漫射图案152一起形成在漫射板120上，则第一区域A1和第二区域A2之间的亮度差异被减少。因此，已经穿过漫射板120的光的亮度均匀性能被提高。
图6是示出根据本发明液晶显示器的示例性实施例的剖视图。在图6中，相同的标号代表图1中相同的元件，因此相同元件的详细描述将被省略。
参照图6，液晶显示器包括利用光来显示图像的液晶显示面板210和设置在液晶显示面板210下面从而向液晶显示面板210提供光的背光组件100。
液晶显示面板210包括薄膜晶体管基板211、面对薄膜晶体管基板211的滤色器基板212以及设置在薄膜晶体管基板211与滤色器基板212之间的液晶层(未示出)。
薄膜晶体管基板211包括像素，像素是显示图像的单元并布置成矩阵。每个像素包括薄膜晶体管和像素电极。滤色器基板212包括：颜色像素，使光穿过颜色像素来表示预定的颜色；共电极，形成在颜色像素上，同时面对像素电极。
背光组件110包括灯110、漫射板120、光学片130和反射板140。
灯110以预定的间距相互分隔开，且彼此平行地布置以发射光。漫射板120设置在灯110上方，以漫射来自灯110并穿过漫射版120的底表面的光并输出该光。
为了减少漫射板120的第一区域A1和第二区域A2之间的亮度差异，第一漫射图案151和第二漫射图案152在漫射板120的表面(例如，面向灯的表面)上沿着灯110的纵向方向交替地布置。
第一漫射图案151具有第一区域A1中的第一密度和第二区域A2中的低于第一密度的第二密度。第二漫射图案152具有第一区域A1中的第三密度和第二区域A2中的低于第三密度的第四密度。在本示例性实施例中，第一密度与第二密度的比小于第三密度与第四密度的比。
另外，第一密度与第二密度的比低于预先设定的临界比，且第三密度与第四密度的比高于该临界比。如在这里所使用的，“临界比”是当从扩散板120上方测量光的亮度时第二区域A2中光的亮度开始变得高于第一区域A1中光的亮度时的边界值。因此，在漫射板120的具有第一漫射图案151的一部分中，第一区域A1中的光比第二区域A2中的光亮，且在漫射板120的具有第二漫射图案152的一部分中，第一区域A1中的光不如第二区域A2中的光亮。
射出漫射板120的光具有的亮度大约是已穿过第一漫射图案151的光的亮度和已穿过第二漫射图案152的光的亮度的平均。因此，测量第一区域A1的中心和第二区域A2的中心之间的亮度差异为大约10尼特。因此，来自漫射板120光的亮度均匀性可被提高。
根据背光组件和具有该背光组件的显示设备，引起对比反转的漫射图案和不引起对比反转的漫射图案在漫射板的底表面上沿着灯的纵向方向交替地布置。
因此，灯所在的第一区域和相邻的两个灯之间的第二区域之间的亮度差异能被减少。所以，从背光组件发射光的亮度均匀性可被提高。
虽然已经描述了本发明的示例性实施例，但是应该理解，本发明不应局限于这些示例性实施例，而是在权利要求所限定的本发明的精神和范围内，本领域普通技术人员可以进行各种改变和修改。

Claims (8)

1.一种背光组件，包括多个灯和漫射板，多个灯被布置成发光，漫射板被设置成漫射来自灯的光，漫射板具有第一区域和第二区域，第一区域与灯叠置，第二区域与灯之间的空间叠置，其中，漫射板包括：
第一漫射图案，形成在漫射板上，第一漫射图案在第一区域中以第一密度形成且在第二区域中以第二密度形成，第二密度低于第一密度；
第二漫射图案，形成在漫射板上，第二漫射图案在第一区域中以第三密度形成且在第二区域中以第四密度形成，第四密度低于第三密度，
第一密度与第二密度的比不同于第三密度与第四密度的比，
其中，第一漫射图案和第二漫射图案在漫射板的面对灯的表面上沿着灯的纵向方向以交替的方式布置。
2.如权利要求1所述的背光组件，其中，穿过第二区域的具有第一漫射图案的一部分之后的光的亮度低于穿过第一区域的具有第一漫射图案的一部分之后的光的亮度，根据第一密度与第二密度的比调节第二区域的具有第一漫射图案的一部分和第一区域的具有第一漫射图案的一部分之间的亮度差异，且第一密度与第二密度的比小于第三密度与第四密度的比。
3.如权利要求1所述的背光组件，其中，穿过第二区域的具有第二漫射图案的一部分之后射出漫射板的光的亮度高于穿过第一区域的具有第二漫射图案的一部分之后射出漫射板的光的亮度，根据第三密度与第四密度的比调节第二区域的具有第二漫射图案的一部分和第一区域的具有第二漫射图案的一部分之间的亮度差异，且第一密度与第二密度的比小于第三密度与第四密度的比。
4.如权利要求1所述的背光组件，其中，穿过漫射板的光具有正弦波形式的亮度分布，
按正弦函数
Figure FSB00001056216500011
限定第一漫射图案和第二漫射图案中每个漫射图案的密度，其中，Y表示第一漫射图案和第二漫射图案中每个漫射图案的密度，x表示沿着垂直于灯的方向距漫射板的边缘的距离，R周期表示正弦波的周期随机值，R相位表示正弦波的相位随机值，
其中，在第一漫射图案和第二漫射图案的每个漫射图案中，根据周期随机值及相位随机值与周期随机值的比来调节第一漫射图案和第二漫射图案中每个漫射图案的密度。
5.如权利要求4所述的背光组件，其中，对第一漫射图案，相位随机值与周期随机值的比高于临界比，对第二漫射图案，相位随机值与周期随机值的比低于所述临界比，
其中，所述临界比是穿过第二区域的光的亮度变得高于穿过第一区域的光的亮度时的相位随机值与周期随机值的比的边界值。
6.如权利要求1所述的背光组件，其中，第一漫射图案和第二漫射图案沿着灯的纵向方向交替地印刷在漫射板的面向灯的表面上。
7.如权利要求6所述的背光组件，其中，第一漫射图案和第二漫射图案包括包含二氧化钛的白色墨。
8.如权利要求1所述的背光组件，其中，灯中相邻的两个灯的中心之间的距离是每个灯的中心和漫射板之间的距离的至少四倍长。
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