CN101988688B - 导光板以及包括该导光板的液晶显示设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供导光板以及包括该导光板的液晶显示设备。一种用于液晶显示设备的背光单元的导光板，该导光板包括：一个侧表面，来自第一光源的光入射到所述一个侧表面；另一个侧表面，其与所述一个侧表面相对；前表面，其将所述一个侧表面和所述另一个侧表面结合；以及后表面，其包括多个导光图案，所述多个导光图案中的每一个导光图案包括突出部和槽部，其中，所述突出部和所述槽部中的一方位于所述突出部和所述槽部中的另一方的中心。

Description

导光板以及包括该导光板的液晶显示设备
技术领域
本发明涉及导光板以及液晶显示(LCD)设备，更具体而言，涉及能防止光亮度差异的导光板以及包括该导光板的LCD设备。
背景技术
本申请要求2009年7月30日提交的韩国专利申请No.10-2009-0070154的优先权，此处以引证的方式并入其内容。
液晶显示(LCD)设备由于其高对比度以及适于显示运动图像的特性而被广泛用于笔记本型计算机、监视器、TV等。LCD设备利用液晶分子的光学各向异性以及极化特性来显示图像。
LCD设备需要液晶面板，该液晶面板包括第一基板和第二基板以及夹在它们之间的液晶层。通过液晶面板中感应出的电场来改变液晶层中液晶分子的排列以控制透光率。
通常，由于LCD面板是非发光型显示设备，所以需要额外的光源。因此，在LCD面板下方设置有背光单元。LCD设备利用由背光单元产生的并且被提供给LCD面板的光来显示图像。冷阴极荧光灯(CCFL)、外部电极荧光灯以及发光二极管(LED)被用作背光单元的光源。在这些光源中，LED由于其尺寸、功耗以及可靠性方面的优点而被广泛使用。
图1是将LED用作光源的相关技术的LCD设备的截面图。参照图1，LCD设备包括液晶面板10、背光单元20、主框30、下框50以及上框40。液晶面板10包括彼此相对的第一基板12和第二基板14以及两者之间的液晶层(未图示)。用于控制光的偏振方向的第一偏振板19a和第二偏振板19b分别设置在液晶面板10的前侧和后侧。
背光单元20设置在液晶面板10的后侧。背光单元20包括沿着主框30的至少一个边缘的长度方向设置的LED 29组件、位于下框50上的白色或银色的反射片25、位于反射片25上的导光板23以及位于导光板23上的光学片21。LED组件29位于导光板23的一侧，其包括至少一个发出白光的LED 29a以及设置有LED29a的LED印刷电路板(PCB)29b。光学片21包括多个片。
利用主框30将液晶显示面板10和背光单元20结合起来，该主框30能防止液晶面板10和背光单元20的移动。上框40覆盖液晶面板10的边缘以及主框30的侧面，所以上框40能支撑并保护液晶面板10的边缘以及主框30的侧面。下框50覆盖主框30的后边缘，所以下框50与主框30以及上框40结合用于进行调制。
图2是图1中“A”部的放大截面图。与图1结合来参照图2，LED29a位于导光板23的一侧并且设置在PCB 29b上。LED 29a具有固定的位置并且与导光板23的侧部相对，使得从LED 29a发出的光被投射到导光板23。为了为LED组件29提供空间，下框50具有弯曲部。也就是说，下框50向上弯曲。利用例如双涂层胶带的部件来将LED组件29固定在下框50的弯曲部中。
从LED 29a发出的光被投射到导光板23并且被折射或者被反射而投射到液晶面板10上。光在经过光学片21时被处理成均匀的面光源。
另一方面，要求LCD设备更薄更轻。此外，要求增加亮度。不幸的是，实现更薄更轻的LCD设备存在限制。具体而言，因为背光单元20需要更多用于亮度的元件，所以LCD设备的厚度或重量取决于背光单元20的厚度或重量。
发明内容
因此，本发明的实施方式涉及导光板以及包括该导光板的LCD设备，其能基本上克服因相关技术的局限和缺点带来的一个或更多个问题。
本发明的一个目的是提供一种产生高亮度图像的LCD设备。
本发明的另一个目的是提供一种提供均匀亮度的导光板以及包括这种导光板的LCD设备。
本发明的另一个目的是增加LCD设备的产量。
本发明的附加特征和优点将在下面的描述中描述且将从描述中部分地显现，或者可以通过本发明的实践来了解。通过书面的说明书及其权利要求以及附图中特别指出的结构可以实现和获得本发明的目的以及其它优点。
为了实现这些和其它优点，按照本发明的目的，作为具体和广义的描述，一种用于液晶显示设备的背光单元的导光板包括：一个侧表面，来自第一光源的光入射到所述一个侧表面；另一个侧表面，其与所述一个侧表面相对；前表面，其将所述一个侧表面和所述另一个侧表面结合；以及后表面，其包括多个导光图案，所述多个导光图案中的每一个导光图案包括突出部和槽部，其中，所述突出部和所述槽部中的一方位于所述突出部和所述槽部中的另一方的中心。
在另一个方面，一种用于液晶显示设备的背光单元包括：反射片；导光板，其位于所述反射片上，并且在所述导光板的后表面上包括多个导光图案，所述多个导光图案中的每一个导光图案包括突出部和槽部；第一光源，其位于所述导光板的一侧；以及光学片，其位于所述导光板上，其中，所述突出部和所述槽部中的一方位于所述突出部和所述槽部中的另一方的中心。
在另一个方面，一种液晶显示设备包括：液晶面板；背光单元，其用于将光投射到所述液晶面板上，所述背光单元包括：反射片；导光板，其位于所述反射片上，并且在所述导光板的后表面上包括多个导光图案，所述多个导光图案中的每一个导光图案包括突出部和槽部；第一光源，其位于所述导光板的一侧；以及光学片，其位于所述导光板上，其中，所述突出部和所述槽部中的一方位于所述突出部和所述槽部中的另一方的中心。
应当理解，本发明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发明的进一步解释。
附图说明
附图被包括在本说明书中以提供对本发明的进一步理解，并结合到本说明书中且构成本说明书的一部分，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发明的原理。附图中：
图1是将LED用作光源的相关技术的LCD设备的截面图；
图2是图1中“A”部的放大截面图；
图3是根据本发明的LCD设备的分解立体图；
图4是根据本发明的LCD设备的背光单元的分解立体图；
图5A至5C是用于例示根据本发明的一个示例性实施方式的导光板的图；
图6A至6C是用于例示根据本发明的另一个示例性实施方式的导光板的图；以及
图7A和7B是用于分别示出根据本发明的导光板的图案密度的立体图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的示例性实施方式，在附图中例示出了其示例。
图3是根据本发明的LCD设备的分解立体图。参照图3，LCD设备包括液晶面板110、背光单元120、主框130、下框150和上框140。
液晶面板110包括彼此相对的第一基板112和第二基板114以及两者之间的液晶层(未图示)。例如，在有源矩阵型阵列元件中，选通线(未图示)、数据线(未图示)、薄膜晶体管(未图示)以及像素电极形成在第一基板112上。选通线和数据线彼此交叉以限定像素区，薄膜晶体管形成在选通线和数据线的交叉部分。像素电极设置在像素区中，并且连接到该薄膜晶体管。此外，与选通线、数据线和薄膜晶体管相对应的用于挡光的黑底(未图示)、以及具有红色、绿色和蓝色的滤色层(未图示)形成在第二基板114上。公共电极(未图示)也形成在第二基板114上以与第一基板112上的像素电极产生电场。此外，用于选择性地透射光的第一和第二偏振板位于第一基板112和第二基板114的外侧。
液晶面板110通过连接部件116(例如，柔性电路板或带载封装)连接到驱动印刷电路板(PCB)117，该驱动印刷电路板117分别向液晶面板110提供扫描信号和图像信号。驱动印刷电路板117分别沿着背光单元120的下框150的多个端部延伸，以作为虚设空间。
当薄膜晶体管通过来自选通驱动电路的扫描信号而处于导通状态时，图像信号通过数据线被施加到像素电极以在像素电极与公共电极之间产生电场。结果，随着电场的强度或方向改变，液晶层中的液晶分子的排列也改变，由此控制透光率。
为了利用受控的透光率来显示图像，将向液晶面板110投射光的背光单元120设置在液晶面板110的后侧。根据光源的位置，背光单元120被分成侧光型或直下型。在侧光型背光单元中，将至少一个光源设置在导光板的一侧或相对两侧。在直下型背光单元中，将多个光源设置在光学片的下方。近来，为了满足更薄外形的需求，侧光型背光单元被广泛使用。
背光单元120包括作为光源的LED组件129、白色或银色的反射片125、位于反射片125上的导光板200以及位于导光板200上的光学片121。冷阴极荧光灯(CCFL)、外部电极荧光灯和发光二极管(LED)被用作背光单元的光源。在这些光源中，LED由于其在尺寸、功耗和可靠性方面的优点而被广泛使用。
LED组件129位于导光板200的一侧以向导光板200提供光。LED组件129包括多个LED 129a以及设置有LED 129a的PCB 129b。LED129a设置在PCB 129b上，并且彼此隔开。一个LED 129a发出红色光、另一个LED 129a发出绿色光，还一个LED 129a发出蓝色光。通过接通和断开LED 129a，通过LED 129a的颜色混合来提供白光。
另选的是，可以使用发出全部的红色光、蓝色光和绿色光的LED芯片。或者，还可以设置发出白色光的LED芯片。此外，可以使用包括多个LED的LED串。而且，可以在PCB 129b上将LED 129a设置为至少两行。此外，LED组件129可以设置在导光板200的相对两侧。
从LED 129a发出的光经过导光板200而全反射，从而将面光源提供到液晶面板110上。根据本发明的导光板200包括位于导光板200的后表面上的、用于提供更均匀的平面光的导光图案210。此外，透射过导光板200的光的出射角由导光图案210控制，使得可以减少光学片121的数量。具体解释如下。
反射片121设置在导光板200的下方用于将透射过导光板200光朝着液晶面板100反射以提高亮度。导光板200上的光学片121包括至少一个聚光片。透射过导光板200的光被光学片121散射和会聚以向液晶面板110提供更均匀的平面光。
利用主框130将液晶显示面板110与背光单元120结合，该主框130可以防止液晶面板110和背光单元120的移动。上框140覆盖液晶面板110的边缘、以及主框和液晶面板110的侧面，所以上框140能支撑和保护液晶面板110的边缘、以及主框130和液晶面板110的侧面。下框150覆盖主框130的后边缘，所以下框150与主框130及上框140结合用于进行调制。下框150的四个侧面向上弯曲。
图4是根据本发明的LCD设备的背光单元的分解立体图。参照图4，背光单元120包括设置在(图3的)下框150上的反射片125、位于反射片125上的导光板200、位于导光板200的侧面的作为光源的LED组件129以及位于导光板200上的光学片121。
导光板200设置在与LED组件129相同的平面。导光板200由透明材料形成。例如，导光板200由基于丙烯酸的透明树脂(诸如，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))或者基于聚碳酸酯的透明材料形成。PMMA的优点在于其透明特性、风蚀特性(weathering property)、颜色特性等。
导光图案210设置在导光板200的后表面以控制光路。来自LED129a的光行进穿过导光板200。在这种情况下，光被导光板200的导光图案210折射而到达(图3的)液晶面板110。通过控制导光图案210的密度，光可以从导光板200透过整个表面而均匀地发出。
此外，反射片125和导光板200可以彼此部分粘接而无需导光图案210。在该情况下，粘接部分与非粘接部分之间可能产生亮度差，使得显示图像上可能产生瑕疵(stain)。但是，由于导光图案200而防止了上述问题。此外，由于通过导光图案210来控制光路，所以光被垂直地提供给液晶面板110。因此，可以提高亮度，并且减少(图3的)光学片121的数量。
图5A至5C是用于例示根据本发明的一个示例性实施方式的导光板的图，而图6A至6C是用于例示根据本发明的另一个示例性实施方式的导光板的图。
参照图5A至5C，导光图案210设置在导光板200的后表面201上。光被导光图案210折射而被垂直地提供给液晶面板110。来自作为光源的LED 129a的光入射到导光板200的一个侧表面。导光板200的后表面201与(图4的)反射片125相对。导光图案210包括突出部211和槽部213。突出部211从导光板200的后表面201突出。例如，突出部211具有圆形、椭圆形或多边形的截面图。槽部213围绕突出部211，并且从导光板200的后表面201凹进。也就是说，在截面图中，两个槽部213设置在突出部211的两侧。槽部213为圆环形。换言之，槽部213为圆形，突出部211从槽部213的中心突出。相对于导光板200的前表面(其与导光板200的后表面201相对)，后表面201的高度小于突出部211的高度，而大于槽部213的高度。换言之，相对于反射片125，后表面201的高度小于槽部213的高度，而大于突出部211的高度。
参照图6A至6C，导光图案310设置在导光板200的后表面301上。光被导光图案310折射而垂直地提供给液晶面板110。导光板200的后表面301与(图4的)反射片125相对。导光图案310包括突出部311和槽部313。突出部311从导光板200的后表面301突出。突出部311为圆环形。槽部313被突出部311围绕。也就是说，在截面图中，两个突出部311设置在槽部313的两侧。例如，槽部313具有圆形、椭圆形或多边形的截面图。槽部313从导光板200的后表面301凹进。换言之，突出部311为圆形，并且槽部313从突出部313的中心凹进。相对于导光板200的前表面(其与导光板200的后表面301相对)，后表面301的高度小于突出部311的高度，而大于槽部313的高度。换言之，相对于反射片125，后表面301的高度小于槽部313的高度而大于突出部311的高度。
通常，光学片包括用于提供高亮度光的散射片和聚光片。散射片设置在导光板与聚光片之间。光被散射片分散并且被提供给聚光片。通常，来自导光板的光相对于液晶面板呈大约70至80度的角度，并且来自散射片的光相对于液晶面板呈大约50至60度的角度。透射过散射片的光沿着液晶面板被聚光片会聚。来自聚光片的光基本上与液晶面板垂直。
在本发明中，由于导光图案210或310，来自导光板200的光基本上与液晶面板110垂直，所以不需要散射片。因此，可以减少液晶显示设备和背光单元120的厚度和重量。此外，由于不需要散射片，所以在生产时间和产量方面存在优点。此外，由于可以防止导光板200与反射片125的粘接问题，因此不存在亮度差的问题。
当将突出部211设置在槽部213的中心时(如图5A至5C所示)，突出部211的第一宽度W1是槽部213的第二宽度W2的三分之一或一半。此外，当将槽部313设置在突出部311的中心时(如图6A至6C所示)，槽部313的第三宽度W3是突出部311的第四宽度W4的三分之一或一半。
随着导光图案210或310的尺寸变小，导光图案210和310的密度变大，提供到液晶面板上的光量也增加。因此，随着区域靠近LED组件129，导光图案210或310的密度变小。也就是说，如图7A所示，导光图案210在导光板200的一侧的密度小于在导光板200的另一侧的密度。LED组件129设置在导光板200的所述一侧。换言之，在导光板200的一侧在单位面积中的导光图案210的数量小于在导光板200的另一侧在单位面积中的导光图案210的数量。
当将LED组件129设置在导光板200的一侧和另一侧，使得来自LED组件129的光分别入射到导光板200的一侧和另一侧时，如图7B所示，导光图案210在导光板200的中心的密度大于在导光板200的所述一侧和所述另一侧的密度。
在相关技术的LCD设备中以及根据本发明的LCD设备中的亮度的仿真结果如表1所示。
表1
Figure BSA00000207322500081
在相关技术的LCD设备(样本1)中，导光板的导光图案只包括突出部，并且光学片不仅包括聚光片，还包括散射片。在根据本发明的LCD设备(样品2)中，导光板的导光图案不仅包括突出部，还包括槽部，并且光学片只包括聚光片。5点亮度是在4个角部和中心点处的亮度的平均值。
在表1中，对于相同的颜色指数，样本1的亮度比样本2的亮度高大约2.4％。也就是说，背光单元提供了提高的光亮度而无需散射片。
在本发明中，由于利用具有包括突出部和槽部的导光图案的导光板，无需散射片而从背光单元提供了高亮度的光，所以LCD设备的厚度和重量减小。此外，LCD设备的制造成本也减少，产量得到了提高。另外，由于具有包括突出部和槽部的导光图案的导光板，防止了在相关技术的LCD设备中产生的瑕疵问题。
对于本领域技术人员而言很明显，在不偏离本发明的精神或范围的条件下，可以在本发明的实施方式中做出各种修改和变型。因而，本发明旨在涵盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的本发明的修改和变型。

Claims (18)

1.一种用于液晶显示设备的背光单元的导光板，该导光板包括：
一个侧表面，来自第一光源的光入射到所述一个侧表面；
另一个侧表面，其与所述一个侧表面相对；
前表面，其将所述一个侧表面和所述另一个侧表面结合；以及
后表面，其包括多个导光图案，以控制光路，使得光被垂直地提供到液晶面板上，所述多个导光图案中的每一个导光图案包括突出部和槽部，
其中，所述突出部和所述槽部中的一方位于所述突出部和所述槽部中的另一方的中心，
其中，相对于所述前表面，所述后表面的高度小于所述突出部的高度并且大于所述槽部的高度。
2.根据权利要求1所述的导光板，其中，所述突出部和所述槽部中的一方具有圆形、椭圆形或多边形的截面图。
3.根据权利要求1所述的导光板，其中，所述突出部和所述槽部中的所述一方的宽度是所述突出部和所述槽部中的所述另一方的宽度的三分之一或一半。
4.根据权利要求1所述的导光板，其中，与所述导光板的所述一个侧表面相邻的所述导光图案的密度小于与所述导光板的所述另一个侧表面相邻的所述导光图案的密度。
5.根据权利要求1所述的导光板，其中，来自第二光源的光入射到所述另一个侧表面上，其中，与所述一个侧表面和所述另一个侧表面中的每一方相邻的所述导光图案的密度小于位于所述一个侧表面和所述另一个侧表面的中心处的所述导光图案的密度。
6.一种用于液晶显示设备的背光单元，该背光单元包括：
反射片；
导光板，其位于所述反射片上，并且在所述导光板的后表面上包括多个导光图案，以控制光路，使得光被垂直地提供到液晶面板上，所述多个导光图案中的每一个导光图案包括突出部和槽部；
第一光源，其位于所述导光板的一侧；以及
光学片，其位于所述导光板上，
其中，所述突出部和所述槽部中的一方位于所述突出部和所述槽部中的另一方的中心，
其中，相对于所述导光板的前表面，所述后表面的高度小于所述突出部的高度并且大于所述槽部的高度。
7.根据权利要求6所述的背光单元，其中，所述突出部和所述槽部中的一方具有圆形、椭圆形或多边形的截面图。
8.根据权利要求6所述的背光单元，其中，所述突出部和所述槽部中的所述一方的宽度是所述突出部和所述槽部中的所述另一方的宽度的三分之一或一半。
9.根据权利要求6所述的背光单元，其中，位于所述导光板的所述一侧的所述导光图案的密度小于位于所述导光板的另一侧的所述导光图案的密度。
10.根据权利要求6所述的背光单元，该背光单元还包括位于所述导光板的另一侧的第二光源。
11.根据权利要求10所述的背光单元，其中，位于所述导光板的所述一侧和所述另一侧中的每一方的所述导光图案的密度小于位于所述导光板的中心处的所述导光图案的密度。
12.一种液晶显示设备，该液晶显示设备包括：
液晶面板；
背光单元，其用于将光投射到所述液晶面板上，所述背光单元包括：
反射片；
导光板，其位于所述反射片上，并且在所述导光板的后表面上包括多个导光图案，以控制光路，使得光被垂直地提供到液晶面板上，所述多个导光图案中的每一个导光图案包括突出部和槽部；
第一光源，其位于所述导光板的一侧；以及
光学片，其位于所述导光板上，
其中，所述突出部和所述槽部中的一方位于所述突出部和所述槽部中的另一方的中心，
其中，相对于所述导光板的前表面，所述后表面的高度小于所述突出部的高度并且大于所述槽部的高度。
13.根据权利要求12所述的液晶显示设备，其中，所述突出部和所述槽部中的一方具有圆形、椭圆形或多边形的截面图。
14.根据权利要求12所述的液晶显示设备，其中，所述突出部和所述槽部中的所述一方的宽度是所述突出部和所述槽部中的所述另一方的宽度的三分之一或一半。
15.根据权利要求12所述的液晶显示设备，其中，位于所述导光板的所述一侧的所述导光图案的密度小于位于所述导光板的另一侧的所述导光图案的密度。
16.根据权利要求12所述的液晶显示设备，该液晶显示设备还包括位于所述导光板的另一侧的第二光源。
17.根据权利要求16所述的液晶显示设备，其中，位于所述导光板的所述一侧和所述另一侧中的每一方的所述导光图案的密度小于位于所述导光板的中心处的所述导光图案的密度。
18.根据权利要求12所述的液晶显示设备，该液晶显示设备还包括：
下框，其位于所述背光单元的下方；
主框，其围绕所述背光单元的侧面；以及
上框，其围绕所述液晶面板的边缘，并且被附接到所述下框和所述主框。
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