CN101994995A - 导光板及具备该导光板的背光源装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种导光板及利用它的侧式照光形背光源装置，在该导光板上形成有将以斜线状入射的点光源的光引导成直线形的功能性光学图案。根据本发明的导光板包括：板状的主体；光学图案，在主体的上面沿长度方向形成多个，将从外部入射的光引导成直进性的光；以及光点图案，形成于导光板主体的下面。另外，根据本发明实施例的背光源装置，包括：导光板，其包括：板状的主体；光学图案，在主体的上面沿长度方向形成有多个，将从外部入射的光引导成直进性的光；和光点图案，形成于导光板主体的下面；多个LED，沿着导光板的至少一侧边缘部的长度方向配置；以及光学板，配置在导光板的上部。该背光源装置通过LED的个别驱动可表现出扫描或调光的效果。

Description

导光板及具备该导光板的背光源装置
技术领域
本发明涉及导光板以及背光源装置，特别涉及形成有将以斜线状入射的点光源的光引导成直线状的功能性光学图案的导光板以及利用该导光板的侧面照明型背光源装置。
背景技术
根据光源的配置方式，使用于液晶显示装置的背光源装置区分为直下式或侧式背光源装置。
直下式背光源装置为LED配置在导光板的下侧的方式，虽然具有显示出较高亮度的优点，但为了使光分布均匀需要充分保证LED和液晶面板之间的空间，因此，实现薄型化受到限制。
另一方面，如图1所示，考虑了薄型化的侧式背光源装置具有LED1配置于导光板2的侧面的结构，构成像扩散板或棱镜板这样的光学板3配置在导光板2的上侧且反射板4配置在下侧的结构。
在这种方式的结构中，从作为点光源的LED1出射的光在导光板2的内部发生散射以及全反射，并向导光板2的上部整个面出射而实现面光源的背光源。
另一方面，如图2所示，在利用LED的现有侧式背光源装置中，因射入到导光板2内部的点光源的光发生散射而发生以斜线方向的较宽角度θa扩散的现象。向斜线方向行进的光进入到配置有关(off)状态的LED1的导光板区域，从而使仅从规定区域出射光的扫描或调光(dimming)控制变得困难。
即，在现有的侧式背光源装置中，实现利用LED的个别驱动进行的扫描或调光方式的背光照明时，存在因光干涉的影响而难以实现LCD的高像质的问题。
发明内容
本发明是为了解决如上所述的问题而提出的，其目的在于提供一种导光板，在多个LED配置于导光板侧面的背光源装置中，在导光板的下面形成用于有效地散射以及全反射光的光点图案(dot pattern)且在导光板的上面形成有提高向导光板内部入射的光的直进性的光学图案。
另一方面，本发明的目的在于，还提供一种导光板以及具备该导光板背光源装置，在进行个别LED的开关驱动时使光的干涉最小化，从而在一个导光板上能够实现两个以上的扫描以及调光结构。
为了达到上述目的，本发明的导光板包括：板状的主体；光学图案，在上述主体的上面沿长度方向形成有多个，将从外部入射的光引导成直进性的光；以及光点图案，形成于上述导光板主体的下面。
在上述结构中，上述光学图案形成为角柱形状或者圆柱形状。
在上述结构中，上述角柱形状的光学图案具有：60°至100°的顶角a1；以及相对于图案的间隔P1为0.2×P1至0.7×P1的曲率半径R1。
在上述结构中，上述圆柱形状的光学图案中，相对于长度方向其横向的顶角部截面具有球面形状或非球面形状。
在上述结构中，上述角柱形状的光学图案，相对于图案的间隔P2具有0.4×P2至1.0×P2的高度H2。
在上述结构中，上述光学图案以25μm以下的间距P3和10μm以下的深度H3形成负角。
在上述结构中，上述直进性的光，相对于光的行进方向以2°至35°的倾斜角θb入射。
在上述结构中，上述光点图案是通过印刷或激光加工形成，引导光的散射以及全反射。
在上述结构中，上述主体由聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、介苯乙烯、聚碳酸酯中的任一种树脂物构成。
另外，为了达到上述目的，本发明的一种背光源装置包括：导光板，其包括：板状的主体；光学图案，在上述主体的上面沿长度方向形成有多个，将从外部入射的光引导成直进性的光；和光点图案，形成于上述导光板主体的下面；多个LED，沿着上述导光板的至少一侧边缘部的长度方向配置；以及光学板，配置在上述导光板的上部。
在上述结构中，上述LED构成为可进行个别驱动，以便表现出扫描或调光效果。
根据本发明的导光板以及背光源装置，通过在导光板的上面以及下面形成的功能性光学图案，提高对于入射到内部的点光源的光的直进性，即使在连接有多个的导光板结构中，也能够在个别LED的开关驱动时使光的干涉变得最小，从而有效地表现出扫描或调光的效果，并进行控制。
另外，通过入射到导光板内部的光的直进性，有效地实现扫描或调光效果，从而能够改善液晶显示装置的像质。
附图说明
图1是表示根据现有技术的侧式背光源装置的分解立体图；
图2是表示根据现有技术的导光板的光特性的平面图；
图3是表示根据本发明的侧式背光源装置的分解立体图；
图4是表示根据本发明的导光板的立体图以及表示光学图案的详细截面图；
图5是表示根据本发明的导光板的底视图；
图6是表示根据本发明的导光板的光特性的平面图；
图7是表示根据本发明的另一实施例的导光板的光学图案的详细截面图；
图8是表示根据本发明的另一实施例的导光板的光学图案的详细截面图；
图9是用于确认根据本发明的导光板的光干涉指数的图表。
附图标记
10：LED(光源)；         20：导光板；
21：光学图案；          22：光点图案；
30；光学板              40：反射板。
具体实施方式
通过下面说明的本发明的优选实施例，由本发明以及本发明的实施例所解决的技术问题会变得更加明确。下面，参照附图详细说明本发明的优选实施例。
图3是表示根据本发明的侧式背光源装置的分解立体图。
参照图3，本发明的侧式背光源装置包括导光板20、配置于导光板的侧面的多个LED10、配置于导光板20的上侧的光学板30以及配置于导光板20下侧的反射板40。
具体而言，上述LED10为背光源装置的光源，多个LED10以安装于基板(未图示)的阵列形状配置于导光板20的两侧。在此，LED10可以只配置于导光板20的一侧，但为了适用于大画面而优选配置于两侧。另外，为了实现扫描或调光的效果，构成为一个或多个LED10能够个别地进行开关驱动。
上述的导光板20具有将从LED10出射的点光源的光转换成面光源的结构，由作为光透射率优良的树脂物的、具有95％以上光透射率的PMMA(polymethylmethacrylate：聚甲基丙烯酸甲酯)、PS(poly stylene：聚苯乙烯)、MS(meta styrene：介苯乙烯)、PC(poly carbonate：聚碳酸酯)中的任一种树脂物构成。
尤其是，在本发明中，角柱形状或圆柱形状的图案(称为“光学图案”)形成在导光板20的上面，光点形状的图案(称为“光点图案”)形成在下面。在此，光学图案21使通过入光部入射的点光源的光进行全反射而使其传输至导光板20内部的较深区域，光点图案22使入射到导光板20内部的光有效地进行散射。
上述的光学板30具有用于使向导光板20上侧出射的面光源的光提高光特性的结构，由棱镜板、扩散板以及保护板等功能性板构成。这样的多种光学板30用于控制向上侧出射的光的方向和光分布。
上述的反射板40使露出到导光板20下侧的光向导光板20的内部反射而向上侧出射，以此提高背光源装置的亮度。
如上所述的结构通过壳体末端以及板末端固定而形成背光源装置。下面说明构成本发明的背光源装置的导光板以及由导光板产生的光特性。
图4是表示根据本发明的导光板的立体图以及表示形成在导光板的上面的光学图案的详细截面图，图5是表示根据本发明的导光板的底视图，图6是表示根据本发明的导光板的光特性的平面图。
首先，参照图4，在导光板20的两侧配置有多个LED10，在导光板20的上面形成光学图案21。这种光学图案21形成角柱形状，并且沿着光入射的方向形成多个，各角柱形状的截面形成顶角部为圆弧状的形状。
如图2所示，向导光板20内部入射的点光源的光，通常相对于行进方向以规定角度θa向左右侧的斜线方向扩散而行进，本发明的角柱形状的光学图案21引导所入射的点光源的光以直进方向行进。
在此，顶角部为圆弧状的角柱形状的光学图案21，优选形成为延伸的顶角部的角度a1形成60°至100°，相对于形成图案的间距P1，取圆的顶角部的曲率半径R1形成为0.2×P1至0.7×P1之间。
另外，参照图5，多个圆形或椭圆形的光点图案22随机地形成在导光板20的下面。在此，光点图案22能够通过激光或印刷的方式形成，考虑到入射光的量，优选在配置有LED10的入光部一侧形成得稀疏、离入光部越远形成得越密。这种光点图案22可以使通过导光板20内部的点光源的光有效地进行散射以及全反射而向上侧出射。
对于具有如上结构的导光板的光特性如图6所示，与图2相比可知，在开状态下从LED出射的光，在导光板内部的相对于行进方向的左右侧倾斜角θb显著减小，表现出优异的直进性。
此时，在导光板内部相对于光的行进方向的左右侧倾斜角度，在根据现有技术的导光板的情况下表现为约40°左右(图2的θa)，但在根据本发明的实施例的导光板的情况下为约10°左右，并且表现为2°至35°之间(图6的θb)。
由此可知，在根据本发明的实施例的导光板20中，点光源的光通过角柱形状的光学图案21被引导成直进性的光而入射。由此，在开(on)状态的LED和关(off)状态的LED的个别驱动中，使得在导光板20内部光的相互干涉变得最小而实现优异的扫描和调光效果，这样的效果最终使得液晶显示装置能够显示出优异的像质。
图7和图8是表示根据本发明的另一实施例的导光板的光学图案的详细截面图。
参照图7，导光板上面的光学图案21可以在光入射方向上以圆柱形状形成多个。圆柱形状的光学图案21可以形成为如图7的(a)所示的非球面状的圆柱形状，或者形成为如图7的(b)所示的球面状的圆柱形状。在此，圆柱形状的光学图案21优选形成为截面的高度H2相对于形成图案的间距P2在0.4×P2至1.0×P2之间。
另外，如图8所示，导光板上面的光学图案21可以按角柱形状、截面为非球面或球面的圆柱形状在导光板上面以负角形成。在此，优选形成负角的光学图案21的间隔P3为25μm以下，深度H3为10μm以下。
图9是用于确认根据本发明的实施例的导光板的光干涉指数的图表，是对于沿着分割驱动的导光板的中间部分的垂直线的亮度进行仿真表示的图表。在此，垂直分量表示亮度，水平分量表示自导光板的垂直线中心的距离。
另外，表1和表2是表示对于顶角部为圆弧形的角柱形状的光学图案和截面为球面或非球面的圆柱形状的光学图案的光干涉指数的表。光干涉指数在图9的图表中按(Im_min/Im_max)×(L1/L2)来计算，通常将光干涉指数小于40％的情况认定为非常良好的状态。
【表1】
<在顶角部为圆弧形的角柱形状的光学图案中，光干涉指数随顶角(a1)以及曲率半径(R1)的结果(P1＝50μm)>
  区分   a1＝60°   A1＝70°   a1＝80°   a1＝90°   a1＝95°  A1＝100°  a1＝110°  a1＝120°
  R1＝5μm   -   -   34.77％   42.94％   42.91％  48.09％  51.27％  77.91％
  R1＝10μm   25.39％   25.72％   32.94％   41.41％   41.85％  44.94％  50.27％  76.26％
  R1＝15μm   -   -   32.08％   39.77％   39.83％  43.65％  47.07％  69.49％
  R1＝20μm   23.18％   25.23％   32.44％   36.05％   39.06％  39.85％  55.69％  74.60％
  R1＝25μm   22.21％   23.40％   -   -   -  -  -  -
  R1＝30μm   -   38.20％   -   -   -  -  -  -
【表2】
<在球面(圆弧形)或非球面的圆柱形状的光学图案中，光干涉指数随间距(P2)以及高度(H2)的变化结果>
Figure BSA00000237388800071
参照表1，在顶角部为圆弧形的圆柱形状的光学图案(21)的情况下，当图案间距P1为50μm且曲率半径R1为20μm时，顶角a1最大到100°，显示出良好的光干涉指数(39.85％)。另外，对于相同的顶角a1＝100°，表现出曲率半径R1越小则效果逐渐变差的结果，到曲率半径为10μm(即，R1＝0.2×P1)为止表现出良好的光干涉指数(44.94％)。
另外，参照表2，在球面或非球面的圆柱形状的光学图案的情况下，图案间隔P2为50μm时，在截面高度H2为20μm至50μm(即，0.4×P2至1.0×P2)之间表现出非常好的光干涉指数。
如上所述，可知通过在根据本发明的实施例的导光板的上面形成的功能性光引导图案而入射到入光部的光，具有相对于行进方向的倾斜角为10°左右的优异的直进性。通过这种光特性，在进行LED的个别开关驱动时，能够有效地表现出扫描效果和调光效果，并能够进行控制。
以上，参照附图所示的一实施例说明了本发明，但具有本领域通常知识的技术人员能够理解通过此说明能够实现各种变形以及等同的其他实施例。

Claims (11)

1.一种背光源装置用导光板，其特征在于，包括：
板状的主体；
光学图案，在上述主体的上面沿长度方向形成有多个，将从外部入射的光引导成直进性的光；以及
光点图案，形成于上述导光板主体的下面。
2.如权利要求1所述的背光源装置用导光板，其特征在于，
上述光学图案形成为角柱形状或者圆柱形状。
3.如权利要求2所述的背光源装置用导光板，其特征在于，
上述角柱形状的光学图案具有：
60°至100°的顶角a1；以及
相对于图案的间隔P1为0.2×P1至0.7×P1的曲率半径R1。
4.如权利要求2所述的背光源装置用导光板，其特征在于，
上述圆柱形状的光学图案中，相对于长度方向其横向的顶角部截面具有球面形状或非球面形状。
5.如权利要求2或4所述的背光源装置用导光板，其特征在于，
上述角柱形状的光学图案，相对于图案的间隔P2具有0.4×P2至1.0×P2的高度H2。
6.如权利要求2所述的背光源装置用导光板，其特征在于，
上述光学图案以25μm以下的间距P3和10μm以下的深度H3形成负角。
7.如权利要求1所述的的背光源装置用导光板，其特征在于，
上述直进性的光，相对于光的行进方向以2°至35°的倾斜角θb入射。
8.如权利要求1所述的的背光源装置用导光板，其特征在于，
上述光点图案是通过印刷或激光加工形成，引导光的散射以及全反射。
9.如权利要求1所述的的背光源装置用导光板，其特征在于，
上述主体由聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、介苯乙烯、聚碳酸酯中的任一种树脂物构成。
10.一种背光源装置，其特征在于，包括：
导光板，其包括：板状的主体；光学图案，在上述主体的上面沿长度方向形成有多个，将从外部入射的光引导成直进性的光；和光点图案，形成于上述导光板主体的下面；
多个LED，沿着上述导光板的至少一侧边缘部的长度方向配置；以及
光学板，配置在上述导光板的上部。
11.如权利要求10所述的的背光源装置，其特征在于，
上述LED构成为可进行个别驱动，以便表现出扫描或调光效果。
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