CN101922652B - 背光单元和具有该背光单元的液晶显示设备 - Google Patents

背光单元和具有该背光单元的液晶显示设备 Download PDF

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Abstract

背光单元和具有该背光单元的液晶显示设备。本发明公开了一种用来实现提高的光效率和均匀亮度的背光单元。该背光单元包括：以固定间隔设置的多个光源；设置在所述多个光源上的散射板；形成在所述散射板的一个表面上的棱镜图案；以及形成在所述散射板的另一个表面上的微透镜图案。各个棱镜图案的顶角在约64°～76°的范围内。

Description

背光单元和具有该背光单元的液晶显示设备
技术领域
本公开涉及背光单元，更具体地，涉及适于实现提高的光效率和均匀亮度的背光单元，以及具有该背光单元的液晶显示设备。
背景技术
本申请要求2009年6月9日提交的韩国专利申请No.10-2009-0051178的优先权，此处以引证的方式并入其全部内容。
液晶显示(LCD)设备正由于它们的例如轻重量、纤薄外形、低驱动电压等特性而扩大着它们的应用领域。这种趋势在LCD设备已经应用到办公自动化设备、音频设备、视频设备以及更多的方面是明显的。LCD设备基于施加到多个控制开关的图像信号来控制光的透射量，以显示画面。
不是自发光的LCD设备包括位于其中显示画面的LCD面板的背面上的照射光的背光单元。根据其光源的设置，背光单元分为侧光型或直下型。
侧光型背光单元包括光源，其设置在与LCD面板的一侧相对应的位置上。而且，侧光型背光单元利用导光板将从光源发出的光照射到LCD面板的整个表面上。另一方面，直下型背光单元包括与LCD面板的背面相对设置的多个光源。这些多个光源将光直接施加到LCD面板的背面上。因为直下型背光单元采用了多个光源，所以它比侧光型背光单元具有更高的亮度和更宽的发光表面。另外，与LCD设备尺寸的增加相对应，背光单元在尺寸上也变得更大。从这些观点来看，直下型背光单元在LCD设备中被广泛地使用。
这样的直下型背光单元在包括光源的区域和不包括光源的区域之间产生了亮度差。这是由于其中多个光源以固定的间隔设置在LCD面板的背面上的构造所导致的。换言之，对于直下型背光单元来说难以实现均匀的亮度。
为了解决这个问题，包括在LCD设备中的相关技术的直下型背光单元，增加了光源和设置在该光源之上的散射板之间的距离。尽管降低了亮度并且阻碍了LCD设备的外形变纤薄，但相关技术的直下型背光单元能够实现均匀的亮度。
可选地，为了实现均匀的亮度和LCD设备的纤薄外形，相关技术的另一种直下型背光单元被构造为采用包括散射珠的散射板。包括散射珠的散射板很大程度上增加了LCD设备的成本。而且，由于折射率的不同，包括散射珠的散射板引起了光的反复透射和反射。因此，恶化了前向方向上的亮度。
发明内容
根据本发明实施方式的一个总的方面，一种背光单元包括：以固定间隔设置的多个光源；设置在所述多个光源上的散射板；形成在所述散射板的一个表面上的棱镜图案；以及形成在所述散射板的另一个表面上的微透镜图案，其中各个棱镜图案的顶角在约64°～76°的范围内。
根据本发明实施方式的另一个方面，一种LCD设备包括：液晶显示面板；在所述液晶显示面板下方以固定间隔设置的多个光源；设置在所述多个光源上的散射板；形成在所述散射板的一个表面上的棱镜图案；以及形成在所述散射板的另一个表面上的微透镜图案，其中各个棱镜图案的顶角在约64°～76°的范围内。
在对下面的附图和详细描述的研究之后，其它系统、方法、特征和优点对于本领域的技术人员来说将是或将变得明显。意欲将所有这种附加的系统、方法、特征和优点包括在本描述中，使其落入在本发明的范围之内，并且得到下面的权利要求的保护。本部分中任何内容不应作为对那些权利要求的限制。结合本实施方式，下面讨论其它的方面和优点。应当理解，本公开的上述一般描述和下述详细描述是示例性和说明性的，且旨在提供所要求保护的本公开的进一步解释。
附图说明
附图被包括在本申请中以提供对本发明实施方式的进一步理解，并结合到本申请中且构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施方式，且与说明书一起用于解释本公开。附图中：
图1是示出了根据本公开的实施方式的直下型LCD设备的分解立体图；
图2是示出了沿图1中的线1-1’提取的直下型LCD设备的截面图；
图3是示出了直接位于图1的A部分中的散射板的截面图；
图4是表示了根据本公开的实施方式的棱镜图案的底角的亮度均匀度的模拟数据图；
图5是表示了根据本公开的实施方式的棱镜图案的底角的亮度的模拟数据图；
图6是表示了根据本公开的实施方式的微透镜图案的底角的亮度均匀度的模拟数据图；
图7是表示了根据本公开的实施方式的微透镜图案的底角的亮度的模拟数据图；以及
图8是示出了根据本公开的另一实施方式的散射板的截面图。
具体实施方式
下面将详细描述本公开的实施方式，在附图中例示出了其示例。在下文中介绍的这些实施方式被提供作为示例，以向本领域的普通技术人员传达其精神。因此，这些实施方式以不同的形式来实施，由此不限于在此所描述的这些实施方式。另外，为了便于说明附图，设备的尺寸和厚度可能被夸大地表示。在可能的情况下，相同的标号在包括附图的本公开中代表相同或类似部件。
图1是根据本公开的实施方式的直下型LCD设备的分解立体图。图2是示出了沿图1中的线1-1’提取的直下型LCD设备的截面图。图3是示出了直接位于图1的A部分中的散射板的截面图。
参考图1-3，根据本公开的实施方式的LCD设备包括：LCD面板110，其被构造为显示图像；面板引导件100，其被构造为支撑LCD面板110的背面的边缘；以及背光单元120，其被设置为将光照射在LCD面板110的背面上。
LCD面板110包括彼此相对设置并组合在一起以在其间保持单元间隙的薄膜晶体管基板和滤色基板，以及夹在两基板之间的液晶层。
LCD设备进一步包括设置在LCD面板110的边缘上的选通驱动部分111和数据驱动部分112。选通驱动部分111和数据驱动部分112产生用来驱动LCD面板110的驱动信号。
现在将根据本公开的实施方式的背光单元作为直下型来进行说明，其能够应用到测量值至少为20英寸的大尺寸LCD设备中。
背光单元120包括带有开放上表面的底盖180，在底盖180上以固定间隔设置的多个光源150，设置在多个光源150之上的散射板200。散射板200被构造成首次散射光。而且，背光单元120包括设置在散射板200之上的光学片130，以及设置在多个光源150之下的反射片170。光学片130被构造为包括散射片133、会聚片132、以及保护片131，以会聚并且再次散射光。反射片170将从光源150向下行进的光反射到LCD面板110。
背光单元120进一步包括设置在多个光源150的两端的第一和第二光源驱动部分160a和160b。第一和第二光源驱动部分160a和160b将驱动信号施加到多个光源150。为此，第一光源驱动部分160a包括第一光源驱动PCB(印刷电路板)162a和第一插座164a，该第一插座164a设置在第一光源驱动PCB 162a上并被构造为接触多个光源150的一端。类似地，第二光源驱动部分160b包括第二光源驱动PCB 162b和第二插座164b，该第二插座164b设置在第二光源驱动PCB 162b上并与多个光源150的另一端咬合。
而且，背光单元120包括设置在多个光源150的两端的第一和第二支撑侧部140a和140b。第一和第二支撑侧部140a和140b将从光源150发出的光引导到LCD面板110的边缘，并且支撑散射板200和光学片130。光源150包括EEFL(外部电极荧光灯)，其每一个具有暴露在它们端部的电极，但是本实施方式并不限于此。换言之，光源150可以包括CCFL(冷阴极荧光灯)或者LED(发光二极管)。
散射板200首次散射光并且使得散射光行进到光学片130。为此，散射板200可以由PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PC(聚碳酸酯)、PS(聚苯乙烯)和MS(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物)中的任意一种形成。而且，散射板200被构造为包括形成在其上表面的微透镜图案201，以及在其下表面(或背面)上沿光源150的排列方向形成的棱镜图案203。
微透镜图案201可以形成为半球状。棱镜图案203形成为槽脊(lands)状，其沿光源150的纵向延伸，并从散射板200的背面向光源150突出。换言之，散射板200被构造为具有这样一个背面，在其上交替设置有具有多个凹槽的多个棱镜槽脊。各个棱镜图案203被形成为具有等腰三角形的横截面。
在这种情形下，散射板200被描述为具有其中微透镜图案201和棱镜图案203形成在其上表面和背面上这样的构造，但是本实施方式不限于此。例如，棱镜图案203和微透镜图案201可以分别形成在散射板200的上表面和背面上。
被构造为在其上表面和背面上包括微透镜图案201和棱镜图案203的散射板200，不仅实现了均匀的高亮度，而且也实现了背光单元120的纤薄外形。为此，下面将参考图4-7的模拟数据图来说明图案的最佳规格。
图4是表示了根据本公开的实施方式的棱镜图案的底角的亮度均匀度的模拟数据图。图5是表示了根据本公开的实施方式的棱镜图案的底角的亮度的模拟数据图。
如图3-5所示，本实施方式的散射板200被构造为包括多个棱镜图案，其每一个具有以下顶角205彼此相对设置的两个倾斜表面204a和204b。两个倾斜表面204a和204b具有相同的长度。由此，由倾斜表面204a和204b与散射板200的背面形成的两个底角206a和206b是相同的。换言之，棱镜图案203被形成为具有等腰三角形的横截面。
实际上，棱镜图案203可以被形成为具有大约64°～76°的下顶角。由此，棱镜图案203的两个底角206a和206b变为大约52°～58°。
具有53°的底角206a和206b的棱镜图案201能够获得最均匀的亮度。而且，随着棱镜图案203的底角206a和206b的增加，亮度也逐渐地变大。为证实这点，棱镜图案的底角可以设计在大约52°～58°的范围内，由此使背光单元能够实现如模拟数据图所示的均匀的高亮度。因此，根据本实施方式的散射板200的背面上的棱镜图案被形成为分别具有约64°～76°范围内的下顶角和约52°～58°范围内的底角，使得能够实现背光单元120的纤薄外形并且还实现均匀的高亮度。
图6是表示了根据本公开的实施方式的微透镜图案的底角的亮度均匀度的模拟数据图。图7是表示了根据本公开的实施方式的微透镜图案的底角的亮度的模拟数据图。
如图3、6和7所示，本实施方式的散射板200被构造为进一步包括多个微透镜图案201。各个微透镜图案具有约160μm～200μm的高度范围。而且，微透镜图案201具有约2∶1～5∶2范围内的直径高度比。如果微透镜图案201具有160μm的高度，则微透镜图案201的直径可以是大约在360μm～400μm之间。或者，当微透镜图案201的高度是200μm时，微透镜图案201的直径可以是大约在400μm～500μm之间。为证实这点，微透镜图案201可在360μm～500μm的直径范围内形成。
以160μm的高度形成的微透镜图案201能够获得最均匀的亮度。而且，随着微透镜图案201的高度增加，亮度也逐渐增加。因此，散射板200的上表面上的微透镜图案201被形成为高度在约160μm～200μm范围内，直径在与约2∶1～5∶2的直径高度比相对应的范围内，以获得背光单元120的纤薄外形和均匀的高亮度。
如上所述，根据本公开的实施方式的背光单元被构造为包括散射板200，该散射板200在其上表面具有多个微透镜图案201并在其背面上具有多个棱镜图案203。棱镜图案被形成为分别具有约在64°～76°范围内的下顶角和约52°～58°范围内的底角。微透镜图案201被形成为高度在约160μm～200μm范围内，直径在与约2∶1～5∶2的直径高度比相对应的范围内。因此，能够最佳地形成位于散射板200的上表面和背面上的微透镜图案201和棱镜图案203。结果，能够实现背光单元的纤薄外形并能够实现均匀的高亮度。
而且，本实施方式中所包括的微透镜图案201密集地形成以占据散射板200的70％以上的面积。换句话说，微透镜图案201的填充因数保持在70％以上。填充因数表示微透镜图案201的占据面积。如果填充因数增加，则背光单元120的亮度会变大。当微透镜图案201形成为半球状时，在微透镜图案201之间产生了空的间隔。微透镜图案201必须以密集的方式设置，以最小化微透镜图案201之间的空的间隔并将填充因数保持在70％以上。
此外，本实施方式中所包括的棱镜图案203必须形成为不使其下顶部变圆。如果棱镜图案203的下顶部在形成过程中变圆，则光在下顶部的变圆的表面处折射，由此恶化了其亮度和均匀度。棱镜图案203必须设计成减小其下顶部的变圆。
图8是示出了根据本公开的另一实施方式的散射板的截面图。如图8所示，根据本公开的另一实施方式的散射板300被构造为包括形成在其上表面的多个微透镜图案301和形成在其背面(或下表面)上的多个棱镜图案303。
各个棱镜图案303具有以下顶角305彼此相对的两个倾斜表面304a和304b。两个倾斜表面304a和304b具有不同的长度。由此，在倾斜表面304a和304b和散射板300的背面之间的两个底角306a和306b彼此不相同。换句话说，棱镜图案303被形成为具有非等腰三角形的横截面。棱镜图案303的下顶角在约64°～76°的范围内。
另一方面，另一实施方式的散射板300上的微透镜图案与前一实施方式中的散射板200上的微透镜图案具有相同的构造和特性。因此，将省略微透镜图案303的详细说明。
以这种方式，根据本公开的另一实施方式的散射板300被构造为在其上表面上包括多个微透镜图案301，其高度在约160μm～200μm范围内，直径在与约2∶1～5∶2的直径高度比相对应的范围内。散射板300也在其背面上包括多个棱镜图案303，其具有在约64°～76°范围内的下顶角和不同的底角。因此，能够实现背光单元的纤薄外形并且能够实现均匀的高亮度。
尽管仅针对于上述实施方式而对本公开进行了有限的说明，但是本领域普通技术人员应当理解，本公开不限于这些实施方式，而可以在不偏离本公开的精神的情况下做出各种变化或修改。因此，本公开的范围应仅由所附的权利要求及其等同物来确定。

Claims (20)

1.一种背光单元，该背光单元包括：
以固定间隔设置的多个光源；
设置在所述多个光源上的散射板；
形成在所述散射板的一个表面上的棱镜图案，所述棱镜图案形成为沿所述光源的纵向延伸的槽脊状；以及
形成在所述散射板的另一个表面上的微透镜图案，
其中各个棱镜图案的顶角在约64°～76°的范围内。
2.根据权利要求1所述的背光单元，其中所述棱镜图案中的每一个被形成为具有等腰三角形的横截面，该等腰三角形包括：
两个倾斜表面，其彼此相对且形成为相同的长度，
其中所述两个倾斜表面与所述散射板的所述一个表面之间的底角是相同的。
3.根据权利要求2所述的背光单元，其中所述底角在约52°～58°的范围内。
4.根据权利要求1所述的背光单元，其中所述微透镜图案中的每一个以约160μm～200μm的范围的高度形成。
5.根据权利要求4所述的背光单元，其中所述微透镜图案中的每一个以与约2∶1～5∶2的范围相对应的直径高度比形成。
6.根据权利要求4所述的背光单元，其中所述微透镜图案的直径在约360μm～500μm的范围内。
7.根据权利要求1所述的背光单元，其中所述棱镜图案中的每一个被形成为具有非等腰三角形的横截面，该非等腰三角形包括长度不同并且彼此相对的两个倾斜表面。
8.根据权利要求1所述的背光单元，其中所述微透镜图案形成在所述散射板的上表面上，所述棱镜图案形成在所述散射板的下表面上。
9.根据权利要求1所述的背光单元，其中所述微透镜图案形成在所述散射板的下表面上，所述棱镜图案形成在所述散射板的上表面上。
10.根据权利要求1所述的背光单元，其中所述微透镜图案被形成为半球状。
11.一种液晶显示设备，该液晶显示设备包括：
液晶显示面板；
在所述液晶显示面板下方以固定间隔设置的多个光源；
设置在所述多个光源上的散射板；
形成在所述散射板的一个表面上的棱镜图案，所述棱镜图案形成为沿所述光源的纵向延伸的槽脊状；以及
形成在所述散射板的另一个表面上的微透镜图案，
其中各个棱镜图案的顶角在约64°～76°的范围内。
12.根据权利要求11所述的液晶显示设备，其中所述棱镜图案中的每一个被形成为具有等腰三角形的横截面，该等腰三角形包括：
两个倾斜表面，其彼此相对且形成为相同的长度，
其中所述两个倾斜表面与所述散射板的所述一个表面之间的底角是相同的。
13.根据权利要求12所述的液晶显示设备，其中所述底角在约52°～58°的范围内。
14.根据权利要求11所述的液晶显示设备，其中所述微透镜图案中的每一个以约160μm～200μm的范围内的高度形成。
15.根据权利要求14所述的液晶显示设备，其中所述微透镜图案中的每一个以与约2∶1～5∶2的范围相对应的直径高度比形成。
16.根据权利要求14所述的液晶显示设备，其中所述微透镜图案的直径在约360μm～500μm的范围内。
17.根据权利要求11所述的液晶显示设备，其中所述棱镜图案中的每一个被形成为具有非等腰三角形的横截面，该非等腰三角形包括长度不同并且彼此相对的两个倾斜表面。
18.根据权利要求11所述的液晶显示设备，其中所述微透镜图案形成在所述散射板的上表面上，所述棱镜图案形成在所述散射板的下表面上。
19.根据权利要求11所述的液晶显示设备，其中所述微透镜图案形成在所述散射板的下表面上，所述棱镜图案形成在所述散射板的上表面上。
20.根据权利要求11所述的液晶显示设备，其中所述微透镜图案被形成为半球状。
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